稀土（Y、La、Sm、Nd）掺杂3D多层结构CeO₂的合成及其光催化性能研究

【作者】 徐斌； 刘俊亮； Teruhisa Ohno； 张明；

【机构】 扬州大学化学化工学院； 九州工业大学工学府；

【摘要】 以硝酸铈为原料,用含有钇、镧、钐和钕等稀土材料进行掺杂合成了多孔的扫把型三维多层次结构二氧化铈,其暴露的晶面主要为（111）晶面。这种形貌的最小单元是10nm左右的颗粒。分析发现不同产物其晶相组成相同,均为立方荧石结构氧化铈（JCPDS No.34-0394）的纯相。利用Rietveld精修方法对各产物进行了结构分析发现晶胞参数存在一定差异,这主要是由于不同掺杂元素的离子半径不同,其进入到氧化铈晶格中会产生相应的变化。拉曼光谱研究表明除了本征MO8型的固有的振动外(⁴60 cm^-1),还观察到本体缺陷特征峰(⁶00 cm^-1)和掺杂缺陷特征峰(⁵30 cm^-1),通过计算得出产物中Ce³⁺的浓度。光电能谱仪的结合能分析可以看出,掺杂元素主要影响着表面活性氧的结合能,而对晶格氧的影响很小。同时计算得出表面活性氧的浓度[Osur]。光催化降解乙醛的实验表明,Sm掺杂扫把型多孔结构的二氧化铈具有较强的光催化反应活性,这主要由于Sm的引入以及多孔的结构可以产生更高浓度的氧空缺.氧空缺一方面可以在CeO₂表面聚集形成更高浓度和高反应活性的活性氧,另一方面可以有效抑制光生电子和空穴的复合机率,从而提高了CeO₂光催化活性。更多还原