轻稀土氧化物CeO2具有独特的电学、光学和磁学特性,在诸多领域得到了广泛的应用[1~5]
纳米CeO2光催化材料有比表面积大、表面晶格缺陷密度高、光吸收阈值大、氧化还原能力和储放氧能力以及氧空位扩散能力强等优点,但是纳米CeO2颗粒有易团聚、难分散、带隙宽和光生载流子易复合等不足[4, 5]
Iqbal等[6]用水热法在深共晶溶剂中制备出高比表面积和高活性位点的单分散CeO2纳米粒子,对氟甲喹的光催化降解能力明显优于常规CeO2粒子(94 % vs 73 %)
掺杂改性处理有助于降低CeO2的氧空位形成能和禁带宽度、提高氧空位浓度和光生电子空穴对分离效率,是提高CeO2材料光催化活性的方法之一
Janik等[7]基于密度泛函理论(DFT)研究了第4~6周期d区过渡元素对CeO2(111)晶面的掺杂效应,发现掺杂Pd、Mn和Pt可将(111)暴露面的氧空位形成能降低到0.71、0.68和0.47 eV
陈美娜等[8]用DFT+U计算方法分析了Sm3+和Sr2+共掺杂对CeO2氧空位形成能和电解质性能的影响
Choudhury等[9, 10]发现,与纯CeO2材料相比,富含氧空位和Ce3+等晶格缺陷的CeO2具有更窄的禁带宽度(2.84 eV vs 3.15 eV)
为了进一步提高CeO2的光降解能力,有人合成了核壳结构CeO2基复合光催化剂
Samai等[11]用两步法制备了聚苯胺(PANI)导电聚合物内核负载CeO2纳米粒子的复合光催化材料,处理2 h使罗丹明B的降解率达到91%
其原因是,PANI与CeO2的协同作用降低了光生电子空穴对的复合
Phanichphant等[12]基于St?ber法先制得无孔SiO2微球(100~120 nm),再用均相沉淀法在SiO2表面包覆CeO2纳米粒子(5~7 nm),制备出近单层包覆的核壳型光催化复合颗粒
结果表明,SiO2内核可抑制CeO2粒子团聚且具有较强的吸附能力,使这种二元复合材料具有较高的光催化降解罗丹明B能力
Fang等[13]肯定了SiO2内核在光降解过程中的吸附和传质作用,有助于提高SiO2/CeO2复合材料对亚甲基蓝的光催化处理能力
为了进一步研究氧化铈-氧化硅双相光催化材料,本文制备并表征以具有蠕虫状孔道的介孔氧化硅(W-mSiO2)为支撑体、表面负载CeO2活性纳米粒子的核壳结构W-mSiO
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