稀土金属Ce3+掺杂ZnO材料的光催化机理

摘要：

通过溶胶凝胶法制备了光催化活性更高的Ce:ZnO复合粉体光催化材料,并采用X射线衍射(XRD)、电子顺磁共振(EPR)、紫外可见光谱(UV-Vis)技术对所制备的粉体样品的晶体种类及结构、自由基种类及含量、光催化效率进行表征分析.复合样品的X射线衍射测试结果显示,随着掺杂浓度的增加,先后检测到CeO2的(111)和(200)晶面特征峰,且衍射峰强度逐渐增强.此外,适量的掺杂(c(Ce3+)=2％)可减小ZnO晶体的晶粒尺寸.电子顺磁共振测试结果显示,Ce:ZnO复合光催化材料中存在三类自由基,分别是Zn-H络合物、正一价氧空位、CeO2表面吸附的超氧根离子.紫外可见光谱测试表明,适量的掺杂可有效提高ZnO催化剂的光催化活性,综合分析显示,ZnO光催化活性提高的主要原因是Ce3+的掺入使得材料中电子数量增多,进而提高了活性自由基·O2-的数量.本文通过EPR技术和XRD衍射技术,成功表征了Ce3+掺杂对ZnO材料中自由基种类合成的影响过程,并结合UV-Vis技术,对Ce:ZnO复合材料光催化降解甲基橙的过程中的电子转移过程作出了合理的解释.

关键词：ZnO;电子顺磁共振;Ce3+掺杂;光催化活性;电子转移;自由基

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分类号：O643.36;O644.1(物理化学（理论化学）、化学物理学)

资助基金：西安交通工程学院中青年基金21KY-03

在线出版日期：2021-10-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：1723-1728