[摘要]在纳米 TiO2 光催化剂上担载 SO42-和掺杂金属离子，不仅能提高光催化剂的光量子
效率，还能提高可见光下的光催化活性。但是担载

SO42-和掺杂金属离子的量存在过度担载

的问题，如果担载量不适合，反而会降低光催化剂的光量子效率及其在可见光下的光催化
活性。故有必要对各个影响因素的担载量问题进行优化选择。该文采用均匀设计方法

U7(76)

对纳米

TiO2 粒子掺杂 Pr、Fe 金属离子和担载 SO42-后的光催化活性进行了研究，获得表观

速率常数与各因素的关联方程，并得出最佳掺杂量。

 

　　

[关键词]纳米 TiO2 掺杂 SO42-－Pr－Fe 离子 担载量 均匀设计 U7(76) 关联方程 

　　

 

　　

 

　　

1 引言 

　　近年来，为了充分利用纳米

TiO2 在自然光下降解各类污染物，人们在提高 TiO2 的催

化活性和扩大激发波长范围等方面作了大量的工作。目前研究较多的光催化剂改性技术包括：
复合半导体、贵金属沉积、过渡金属离子掺杂、表面光敏化及非金属离子掺杂。其中贵金属及
贵金属离子掺杂最为常用。本文按照均匀设计方法，采用表

U7(76)研究共掺杂（Pr、Fe），

以及担载

SO42-的 TiO2 基纳米粉体优化工艺条件。 

　　

2 实验 

　　

2.1 实验试剂与设备 

　　电热恒温干燥箱

 DHG-9076A 

　　紫外

―可见光光度仪 722 

　　光催化降解反应装置

 可见光源：Philips YPZ 220/15-S.RR 型电子节能灯 

　　

2.2 纳米 TiO2 粒子的制备 

　　以溶胶－凝胶法制备，控制条件

pH＝2.99，以超临界 CO2 干燥。 

　　

2.3 硝酸镨 Pr(NO3)3 的制备 

　　称取一定量

Pr2O3，逐滴加入 68%的浓硝酸，待反应结束，将溶液静置数天，得到

Pr(NO3)3 溶液。将新制的 Pr(NO3)3 溶液置于烘箱中低温干燥，得到 Pr(NO3)3

•6H2O 晶体。

用蒸馏水将晶体溶解稀释制得

Pr(NO3)3 溶液。 

　　

2.4 制备 SO42-/TiO2-（Pr，Fe）光催化剂 

　　按均匀实验设计方法，采用表

U7(76)考察 Pr 掺杂量、Fe 掺杂量、SO42-担载量 3 个因素

的不同导致光催化剂对罗丹明

-B 降解速率常数的影响，实验因素和水平见表 2。 

　　称取一定量纳米

TiO2 粒子，按表 2 配方进行等量掺杂，浸渍 24h，并不断搅拌，用电

热恒温干燥箱

80

℃下烘干样品并充分研细，将样品放在马弗炉中 450℃煅烧 3h。即得相应

样品

A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7。 

　　

 

　　

2.5 TiO2 基纳米粉体光催化活性表征 

　　由于太阳光作为光源时光照强度很难保持一致，为了考察光催化剂在可见光下的降解
性能，在本实验中采用模拟可见光

(Philips YPZ 220/15-S.RR 型电子节能灯，功率 15W，光

通量

950lm)作为光源进行光催化降解实验。 

　 　 光 催 化 降 解 实 验 在 自 制 的 光 催 化 降 解 反 应 装 置 中 进 行 ， 分 别 取

50mg 的

A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7 加入与模拟可见光距离 0.4m 处的石英玻璃杯中(石英玻璃槽内装
50mL 的罗丹明-B 的水溶液)，压缩空气从杯底部吹入，以保持催化剂处于悬浮状态，间隔
一定时间取样，用

722 型紫外

―可见光谱仪(200～800nm)测定溶液中罗丹明-B 在光照过程

中表观吸光度

A 的变化。结果如图 1 所示。 

　　

 

　　

3 结果分析