Ag/TiO2薄膜结构和光催化性能研究

无机材料学报

Ag/TiO₂薄膜结构和光催化性能研究

何超; 于云; 周彩华; 胡行方

中国科学院上海硅酸盐研究所特种无机材料研究发展中心上海 200050

收稿日期:2001-08-28 修回日期:2001-10-26 出版日期:2002-09-20 网络出版日期:2002-09-20

Structure and Photocatalytic Activities of Ag/TiO₂ Thin Films

HE Chao; YU Yun; ZHOU Cai-Hua; HU Xing-Fang

Research and Development Center of Special Inorganic Materials of Shanghai Institute of Ceramics; Chinese Academy of Sciences; Shanghai 200050; China

Received:2001-08-28 Revised:2001-10-26 Published:2002-09-20 Online:2002-09-20

摘要/Abstract

摘要： 采用溶胶-凝胶技术制备了Ag掺杂的TiO₂薄膜.用XRD、氮吸附法、UV-VIS-NIR分光光度计以及XPS对Ag掺杂后TiO₂薄膜结构的变化进行了分析;用分光光学法通过在紫外光照下分解亚甲基蓝的实验比较了TiO₂薄膜与Ag/TiO₂薄膜的光催化性能.结果发现,掺杂适量的Ag有助于TiO₂薄膜光催化氧化性能的提高,原因在于:（1）Ag通过引入耗尽层提高了TiO₂的电荷分离能力,并吸引空穴向薄膜表面移动,结果使薄膜表面空穴的浓度提高,薄膜光催化效率提高;（2）Ag减小了TiO₂粒子的粒径,使TiO₂禁带宽度增大,薄膜光催化氧化的能力提高;（3）Ag掺杂后,TiO₂薄膜表面对-OH基和水的吸附增加,使光照后TiO₂薄膜表面活性自由基·OH的浓度增加,空穴向薄膜所吸附物质的转移能力提高.

关键词: Ag/TiO₂薄膜, 溶胶-凝胶法, 掺杂, 结构, 光催化性能

Abstract: Nanometric TiO₂ thin films doped with Ag were prepared by the sol-gel method. The effects of Ag on the structure of TiO₂ films were systematically studied
by means of X-ray diffraction, BET nitrogen adsorption, UV-VIS-NIR transmission spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy. The photocatalytic activity
of Ag/TiO₂ thin films was characterized and studied in photocatalytic degradation of methylene blue under UV irradiation in comparison with pure TiO₂ thin films.
The results showed that suitable amount of Ag effectively improved photocatalytic activity of TiO₂ thin films. The mechanism could be ascribed to that: (1) The
electron-hole pair separation efficiency of TiO₂ films was improved by the introduction of Ag. The concentration of photoholes at the surface of TiO₂
films increased; (2) TiO₂ particle sizes decreased while Ag was introduced, which further widened the band-gap of TiO₂ and improved its photocatalytic
redox capability; (3) The absorption of -OH and H₂O on TiO₂ films was increased, which improved the photoholes transfer efficiency and the concentration of reactive --OH group on TiO₂ thin films after UV irradiation.

Key words: Ag/TiO₂ thin films, sol-gel, structure, photocatalytic activity

中图分类号:

O484

何超,于云,周彩华,胡行方. Ag/TiO₂薄膜结构和光催化性能研究[J]. 无机材料学报.

HE Chao,YU Yun,ZHOU Cai-Hua,HU Xing-Fang. Structure and Photocatalytic Activities of Ag/TiO₂ Thin Films[J]. Journal of Inorganic Materials.

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Structure and Photocatalytic Activities of Ag/TiO₂ Thin Films

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