掺杂Ce的TiO_2纳米粒子的光致光及其光催化活性

采用sol-gel法制备了纯的和掺杂不同量Ce的TiO_2纳米粒子，并利用XRD，TEM，BET，XPS和PL光谱对样品进行表征，主要考察焙烧温度和含量对掺杂Ce的TiO_2纳米粒子性质以及光催化降解苯酚活性的影响，并探讨了Ce的掺杂对TiO_2相变的作用机制以及PL光谱与光催化活性的关系，结果表明，掺杂的Ce~(4+)没有进入到TiO_2晶格中，而是以小团簇的CeO_2化学态均匀地弥散在TiO_2纳米粒子中，这可能导致了Ce的掺杂对TiO_2的相变有很大的抑制作用；Ce的掺杂没有引起新的光致发光现象，而适量Ce的掺杂能够降低TiO_2纳米粒子PL光谱的强度，这是因为掺杂的Ce~(4+)易于捕获光生电子而生成Ce~(3+);600℃处理的掺杂Ce的TiO_2纳米粒子表现出较高的光催化活性，这说明600℃是比较合适的焙烧温度，而掺杂不同量的Ce的TiO_2样品的光催化活性顺序是3mol%＞4mol%＞2mol%＞5mol%＞1mol%＞0mol%，这与它们的PL光谱强度的顺序是相反的，即PL光谱强度越低，其光催化活性越高，这说明PL光谱与其光催化活性间有着必然的联系，这是因为掺杂剂Ce~(4+)能够捕获光生电子，在光致发光过程中使PL光谱强度下降，而在光催化反应过程中使有机污染物加快氧化。