D0I:10.13374/i.i8sn1001t53.2010.03.014 第32卷第3期 北京科技大学学报 Vol 32 No 3 2010年3月 Journal of Un iversity of Science and Technology Beijing Mar.2010 Y+和EU+离子共掺杂TiO2纳米材料的制备及其 光催化性能 赵斯琴12)郭敏”张梅”王习东)长山) 1)北京科技大学治金与生态工程学院，北京1000832)内蒙古师范大学化学与环境科学学院，呼和浩特010022 3)北京大学工学院，北京100871 摘要采用溶胶凝胶法制备了系列Eu和Y+双稀土离子共掺杂的TD2纳米粉体，通过X射线衍射(XRD)、BET,扫描 电子显微镜(SM)、V-Vs漫反射和荧光光谱分析等对样品的微观结构和性能进行了表征.结果表明：Eu3+和Y+双稀土离 子共掺杂比E+或Y+单组分掺杂更能有效地抑制TD2纳米晶体的晶型转变，提高其比表面积：UV-Vs漫反射曲线均有一 定的蓝移现象；Eu+和Y3+双稀土离子共掺杂TD2纳米体系中均能得到Eu+特征发射光谱：以少量Y3+替代Eu3+时，E+发 光性能变得更强.以甲基蓝溶液为目标污染物，考察了E和Y3+双稀土离子共掺杂TD2纳米粉体的光催化活性·结果表 明，Eu+和Y3+双稀土离子共掺杂比单组分掺杂更能有效地提高TD2纳米粉体的光催化活性，并且Eu和Y3+稀土离子的最 佳掺杂配比为1：4 关键词二氧化钛；掺杂：荧光性能：光催化性能 分类号0643 Syn thesis and photocatalytic properties ofTiO nanopow ders codoped w ith Eu and Y'+ions ZHAO Si-qin2),GUO M in,ZHANG Me,WANG X idong,ASUHA Cang-shan 1)School ofMetallurgical and Ecobgical Engineering University of Science and Technology Beijing Beijing 100083 China 2)Collge of Chem istry Envimmmental Science Inner M ongolia Nomal University Huhhot 010022 China 3)College of Engineering Peking University Beijing 100871,China ABSTRACT A series ofEu and Y doped TDa nanopowders were prepared by sol gelmethod The m icrostmctures and properties of the samples were characterized by means of XRD.BET SEM.UVV is and fluorescence spectra It is indicated that the doping of Eu and Y+together in TD2 can inh ibit the phase transfomation of nanoTDa increase the specific surface area and induce the bhe shifting n he UVVis spect All the systens co doped w Eu and Y show the characteristic fhorescence spectm of Eu and the em ission intensity of Eu increases with placing Eu The photocatalytic activities of TD nanopowders codoped with E and Ywere tested for degmadation of methyl be sotion The show that the doping of Eand Y together com- pardwh the doping of Euorspectivel can increase the photocaalytic activities of nanopowders and the bestmo tio of Euy is 1:4 KEY W ORDS titanium dioxides doping fluorescences photocatalytic property TD2纳米材料具有良好的化学稳定性、抗磨损 是，由于单纯TD2对光的利用率低和电子空穴复 性、低成本和可直接利用太阳能等优点，在光催化降 合率高等原因而限制了它的实际应用).20世纪 解环境污染物等方面具有广阔的应用前景).但 末以来，对TD2纳米材料的改性制备的研究比较活 收稿日期：2009-04-27 基金项目：国家自然科学基金资助项目(No50672006:No50872011:N。50874013 No NCET-08-0723) 作者简介：赵斯琴(1973一)，女，副教授，博士研究生，Email zhaosi如i@yahoo cn第 32卷 第 3期 2010年 3月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．32Ｎｏ．3 Ｍａｒ．2010 Ｙ 3＋ 和 Ｅｕ 3＋ 离子共掺杂 ＴｉＯ2 纳米材料的制备及其 光催化性能 赵斯琴 1‚2） 郭 敏 1） 张 梅 1） 王习东 3） 长 山 2） 1） 北京科技大学冶金与生态工程学院‚北京 100083 2） 内蒙古师范大学化学与环境科学学院‚呼和浩特 010022 3） 北京大学工学院‚北京 100871 摘 要 采用溶胶--凝胶法制备了系列 Ｅｕ 3＋和 Ｙ 3＋双稀土离子共掺杂的 ＴｉＯ2 纳米粉体‚通过 Ｘ射线衍射 （ＸＲＤ）、ＢＥＴ、扫描 电子显微镜 （ＳＥＭ）、ＵＶ--Ｖｉｓ漫反射和荧光光谱分析等对样品的微观结构和性能进行了表征．结果表明：Ｅｕ 3＋和 Ｙ 3＋双稀土离 子共掺杂比 Ｅｕ 3＋或 Ｙ 3＋单组分掺杂更能有效地抑制 ＴｉＯ2纳米晶体的晶型转变‚提高其比表面积；ＵＶ--Ｖｉｓ漫反射曲线均有一 定的蓝移现象；Ｅｕ 3＋和 Ｙ 3＋双稀土离子共掺杂 ＴｉＯ2纳米体系中均能得到 Ｅｕ 3＋特征发射光谱；以少量 Ｙ 3＋替代 Ｅｕ 3＋时‚Ｅｕ 3＋发 光性能变得更强．以甲基蓝溶液为目标污染物‚考察了 Ｅｕ 3＋和 Ｙ 3＋双稀土离子共掺杂 ＴｉＯ2 纳米粉体的光催化活性．结果表 明‚Ｅｕ 3＋和 Ｙ 3＋双稀土离子共掺杂比单组分掺杂更能有效地提高 ＴｉＯ2纳米粉体的光催化活性‚并且 Ｅｕ 3＋和 Ｙ 3＋稀土离子的最 佳掺杂配比为 1∶4． 关键词 二氧化钛；掺杂；荧光性能；光催化性能 分类号 Ｏ643 ＳｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＴｉＯ2ｎａｎｏｐｏｗｄｅｒｓｃｏｄｏｐｅｄｗｉｔｈＥｕ 3＋ ａｎｄＹ 3＋ ｉｏｎｓ ＺＨＡＯＳｉ-ｑｉｎ 1‚2）‚ＧＵＯＭｉｎ 1）‚ＺＨＡＮＧＭｅｉ 1）‚ＷＡＮＧＸｉｄｏｎｇ 3）‚ＡＳＵＨＡＣａｎｇ-ｓｈａｎ 2） 1） ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌａｎｄＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ‚ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ‚Ｂｅｉｊｉｎｇ100083‚Ｃｈｉｎａ 2） ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ＆ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅ‚ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ‚Ｈｕｈｈｏｔ010022‚Ｃｈｉｎａ 3） ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ‚ＰｅｋｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ‚Ｂｅｉｊｉｎｇ100871‚Ｃｈｉｎａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ ＡｓｅｒｉｅｓｏｆＥｕ 3＋ ａｎｄＹ 3＋ ｄｏｐｅｄＴｉＯ2ｎａｎｏｐｏｗｄｅｒｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｓｏｌ-ｇｅｌｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｍｅａｎｓｏｆＸＲＤ‚ＢＥＴ‚ＳＥＭ‚ＵＶ-Ｖｉｓａｎｄｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｓｐｅｃｔｒａ．Ｉｔｉｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｄｏｐｉｎｇｏｆ Ｅｕ 3＋ ａｎｄＹ 3＋ ｔｏｇｅｔｈｅｒｉｎＴｉＯ2ｃａｎｉｎｈｉｂｉｔｔｈｅｐｈａｓｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｎａｎｏＴｉＯ2‚ｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａａｎｄｉｎｄｕｃｅｔｈｅｂｌｕｅ ｓｈｉｆｔｉｎｇｉｎｔｈｅＵＶ-Ｖｉｓｓｐｅｃｔｒａ．Ａｌｌｔｈｅｓｙｓｔｅｍｓｃｏ-ｄｏｐｅｄｗｉｔｈＥｕ 3＋ ａｎｄＹ 3＋ ｓｈｏｗｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｓｐｅｃｔｒａｏｆＥｕ 3＋‚ａｎｄ ｔｈｅｅｍｉｓｓｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆＥｕ 3＋ ｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈＹ 3＋ ｒｅｐｌａｃｉｎｇＥｕ 3＋．ＴｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆＴｉＯ2 ｎａｎｏｐｏｗｄｅｒｓｃｏ-ｄｏｐｅｄｗｉｔｈ Ｅｕ 3＋ ａｎｄＹ 3＋ ｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄｆｏｒｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈｙｌｂｌｕｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄｏｐｉｎｇｏｆＥｕ 3＋ ａｎｄＹ 3＋ ｔｏｇｅｔｈｅｒ‚ｃｏｍ- ｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｄｏｐｉｎｇｏｆＥｕ 3＋ ｏｒＹ 3＋ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ‚ｃａｎｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆＴｉＯ2ｎａｎｏｐｏｗｄｅｒｓａｎｄｔｈｅｂｅｓｔｍｏｌａｒｒａ- ｔｉｏｏｆＥｕ 3＋∶Ｙ 3＋ ｉｓ1∶4． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｔｉｔａｎｉｕｍｄｉｏｘｉｄｅ；ｄｏｐｉｎｇ；ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ；ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｙ 收稿日期：2009--04--27 基金项目：国家自然科学基金资助项目 （Ｎｏ．50672006；Ｎｏ．50872011；Ｎｏ．50874013；Ｎｏ．ＮＣＥＴ--08--0723） 作者简介：赵斯琴 （1973— ）‚女‚副教授‚博士研究生‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｚｈａｏｓｉｑｉｎ＠ｙａｈｏｏ．ｃｎ ＴｉＯ2纳米材料具有良好的化学稳定性、抗磨损 性、低成本和可直接利用太阳能等优点‚在光催化降 解环境污染物等方面具有广阔的应用前景 ［1--2］．但 是‚由于单纯 ＴｉＯ2 对光的利用率低和电子--空穴复 合率高等原因而限制了它的实际应用 ［3］．20世纪 末以来‚对 ＴｉＯ2纳米材料的改性制备的研究比较活 DOI :10．13374／j．issn1001—053x．2010．03．014