不同浓度Sn4+离子掺杂TiO2的结构、性质和光催化活性

O648%O643; 采用溶胶-凝胶法制备出纯TiO2和不同浓度Sn4+离子掺杂的TiO2光催化剂(TiO2-Snx%, x%代表Sn4+离子掺杂的 TiO2样品中 Sn4+离子摩尔分数).利用 X 射线衍射(XRD)、X 射线光电子能谱(XPS)和表面光电压谱(SPS)确定了TiO2-Snx%催化剂的晶相结构和能带结构,结果表明:当Sn4+离子浓度较低时, Sn4+离子进入TiO2晶格,取代并占据Ti4+离子的位置,形成取代式掺杂结构(Ti1-xSnxO2),其掺杂能级在导带下0.38 eV处;当Sn4+离子浓度较高时,掺入的Sn4+离子在TiO2表面生成金红石SnO2,形成TiO2和SnO...

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Published in物理化学学报 no. 6; pp. 1305 - 1312
Main Authors 张鹏, 赵路松, 姚江宏, 曹亚安
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 南开大学物理科学学院, 天津 300071%南开大学泰达应用物理学院, 弱光非线性光子学教育部重点实验室, 天津 300457 2013
Subjects
光生电子的寿命
瞬态光电压
Content of Sn4+ ions
Sn4+离子掺杂TiO2
Sn4+-doped TiO2
表面光电压谱
Life time of photo-generated electrons
Sn4+离子浓度
Surface photovoltage spectroscopy
Transient photovoltage
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ISSN1000-6818
DOI10.3866/PKU.WHXB201303182

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Summary:O648%O643; 采用溶胶-凝胶法制备出纯TiO2和不同浓度Sn4+离子掺杂的TiO2光催化剂(TiO2-Snx%, x%代表Sn4+离子掺杂的 TiO2样品中 Sn4+离子摩尔分数).利用 X 射线衍射(XRD)、X 射线光电子能谱(XPS)和表面光电压谱(SPS)确定了TiO2-Snx%催化剂的晶相结构和能带结构,结果表明:当Sn4+离子浓度较低时, Sn4+离子进入TiO2晶格,取代并占据Ti4+离子的位置,形成取代式掺杂结构(Ti1-xSnxO2),其掺杂能级在导带下0.38 eV处;当Sn4+离子浓度较高时,掺入的Sn4+离子在TiO2表面生成金红石SnO2,形成TiO2和SnO2复合结构(TiO2/SnO2), SnO2的导带位于TiO2导带下0.33 eV处.利用瞬态光电压谱和荧光光谱研究了TiO2-Snx%催化剂光生载流子的分离和复合的动力学过程,结果表明, Sn4+离子掺杂能级和表面SnO2能带存在促进光生载流子的分离,有效地抑制了光生电子与空穴的复合;然而, Sn4+离子掺杂能级能更有效地增加光生电子的分离寿命,提高了光生载流子的分离效率,从而揭示了TiO2-Snx%催化剂的光催化机理.
ISSN:1000-6818
DOI:10.3866/PKU.WHXB201303182