Page 84 - 《精细化工》2020年第6期

·1150· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

直接带隙半导体 n=1/2，间接带隙半导体 n=2，对于 从图 7 可知，掺杂 TiO 2 出现峰的位置与纯 TiO 2
二氧化钛 n 取 2〕。由图 6b 可知，共掺杂样品禁带 基本一致，荧光发射强度明显比纯 TiO 2 弱，表明 S
和 Yb 的掺杂降低了光生电子-空穴对的复合几率，
宽度（2.83 eV）低于纯 TiO 2 （3.01 eV）、1.5% Yb-TiO 2
（2.94 eV）、2.0% S-TiO 2 （2.87 eV）。这是由于一方 延长了载流子寿命，提高了电荷分离效率，这可能
面共掺杂样品中 O 2p 的轨道电子在吸收了一定的 是提高催化剂光催化活性的原因之一，与光催化实
能量后会向 Yb 4f 发生跃迁，产生新的杂质能级， 验结果一致。
提高了样品的光吸收效率 [33] ；另一方面，S 元素掺 2.8 光催化性能
杂进入 TiO 2 晶格内部能够产生新的能带结构，从而 对所制备的光催化剂进行光催化活性测试，结
降低禁带宽度 [34] ，这种作用可能是提高光催化效率 果如图 8 所示。
的原因之一。 图 8a为不同掺杂样品在 500 W 氙灯照射下对模
拟污染物（20 mg/L 的亚甲基蓝溶液）的降解曲线。
从图 8a 可以看出，在没有加催化剂条件下，光照对
亚甲基蓝几乎不降解。加入催化剂后有明显降解，
说明在降解过程中起主要作用的是光催化剂。
90 min 后，纯二氧化钛对亚甲基蓝的降解效果均比
掺杂二氧化钛差。这是因为 S 和 Yb 的共掺杂增大
了二氧化钛的比表面积，降低光生电子-空穴复合，
增加了更多的氧空位，从而明显提高了催化效果，
与结构表征结果一致。其中，2.0%S/1.5%Yb-TiO 2

图 6 纯 TiO 2 、2.0%S-TiO 2 、1.5%Yb-TiO 2 、2.0%S/1.5%Yb-
TiO 2 的紫外-可见漫反射吸收光谱(a)和禁带间隙图(b)
Fig.6 UV-visible absorption spectra of pure TiO 2 and
2.0%S/1.5%Yb-TiO 2 samples (a) and band gap (b)

2.7 PL 分析
图 7 是纯 TiO 2 和 2.0%S/1.5%Yb/TiO 2 的 PL 图
谱，激发波长为 292 nm。

图 7 不同样品的 PL 光谱图
Fig.7 PL spectra of different samples