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清洁能源―――太阳能的利用,环境污染的控制与治理是人类21世纪面临和亟待解决的重大课题,因此研究开发环境友好、廉价、高性能的可直接利用太阳能的光催化材料具有巨大的社会和经济效益。本文致力于TiO2粉末光催化剂的掺杂改性研究。采用溶胶-凝胶法,将经过油酸铵改性的掺钒二氧化钛粉末投入到纯TiO2溶胶中,烘干、煅烧,制得带有n-n异质结半导体结构的复合型高活性掺钒二氧化钛光催化剂。通过XRD、TEM、BET、XPS、UV–vis和PL光谱等技术对样品进行了表征,通过对甲基橙的光催化降解动力学来验证催化剂的光催化活性,讨论了离子掺杂浓度、不同掺杂方式以及掺杂量等影响TiO2催化性能的可能原因。研究表明:(1)采用均匀掺杂方式对催化剂进行V离子掺杂时,TiO2催化性能的提升效果不理想。这是由于均匀掺杂时,金属离子捕获光生电子或空穴的同时又可能成为表面电子-空穴对的复合中心,从而降低TiO2的催化活性。(2)采用非均匀掺杂方式对催化剂进行V离子掺杂后,能明显提高TiO2光催化剂的催化效果,活性最佳样品的表观速率常数是纯TiO2的5.9倍。(3) XRD结果显示,制备的TiO2样品均为锐钛矿,掺杂改性致使样品颗粒有所增大。TEM图显示各样品的粒径范围为20-35nm,测试结果与XRD测试中计算结果基本一致。(4)通过对O1s峰进行高斯拟合,O1s峰分为为529.6eV、531.4 eV两处峰,分别代表TiO2的Ti-O以及表面羟基-OH。由于钒含量较低,XPS没有检测出钒元素的特征峰。(5) UV-Vis漫反射光谱显示随着钒掺杂量的增加,样品在400nm至600nm可见光区的光吸收强度增加,样品的颜色由白色渐变为灰褐色。(6) PL光致发光谱图显示:当激发波长为320nm时,存在399, 413, 421, 453, 469, 483和493 nm七个明显的荧光峰,掺杂改性样品的发射峰减弱可以归结为光生非平衡载流子的复合导致。