稀土在光催化劑領(lǐng)域的應(yīng)用

崔尚科,劉　楊,周慶成

(國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利局專(zhuān)利審查協(xié)作湖北中心，武漢　430070)

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稀土在光催化劑領(lǐng)域的應(yīng)用

崔尚科,劉楊,周慶成

(國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利局專(zhuān)利審查協(xié)作湖北中心，武漢430070)

光催化技術(shù)能利用太陽(yáng)能將污染物氧化分解成無(wú)毒無(wú)害的有機(jī)小分子，水和二氧化碳，受到了人們廣泛的關(guān)注。新型光催化劑的開(kāi)發(fā)一直是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其中稀土元素改性在新型光催化劑領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，本文從TiO2與非TiO2光催化劑兩方面，綜述了摻雜型與復(fù)合型稀土改性光催化劑的研究進(jìn)展，并對(duì)該領(lǐng)域的研究方向進(jìn)行了展望與探討。

稀土; 光催化劑; 二氧化鈦; 污染治理

1　引　言

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)進(jìn)步，有機(jī)污染物已經(jīng)充斥了水體以及大氣中，對(duì)人們的生活環(huán)境造成嚴(yán)重影響。光催化劑就是在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生的，其能夠利用取之不盡、用之不竭的太陽(yáng)能，在光催化作用下將有機(jī)污染物分解為無(wú)害的二氧化碳和水。相比其它的污染處理技術(shù)，比如傳統(tǒng)的吸附技術(shù)、臭氧氧化、生物降解等等，光催化技術(shù)有著其無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，包括適用范圍廣泛(超過(guò)3 000種以上的各類(lèi)有機(jī)物，都能夠在光催化作用下分解)、無(wú)二次污染、催化劑廉價(jià)易得、使用環(huán)境溫和可控、適合大規(guī)模推廣應(yīng)用等等[1，2]。傳統(tǒng)的光催化劑有TiO2、ZnO、WO3、CdS等寬禁帶半導(dǎo)體，制約傳統(tǒng)光催化劑效率的因素主要有兩個(gè)方面：光催化劑的光吸收能力和電子空穴對(duì)的利用率。首先，好的光催化劑應(yīng)該具備寬范圍的光響應(yīng)能力，應(yīng)該能將其對(duì)光的響應(yīng)能力拓展到可見(jiàn)光甚至紅外光的波長(zhǎng)范圍；另外，在實(shí)際的光催化過(guò)程中，光生電子-空穴對(duì)往往分離效率不高，電子和空穴沒(méi)有有效地參與到光化學(xué)反應(yīng)中來(lái)。因此，新型光催化劑的開(kāi)發(fā)一直是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

稀土改性光催化劑一直是該領(lǐng)域一個(gè)重要的研究方向。稀土元素(Rare earth)是指元素周期表中原子序數(shù)為57到71的15種鑭系元素，此外也包括與鑭系元素化學(xué)性質(zhì)相似的鈧(Sc)和釔(Y)。稀土元素?fù)碛袕?fù)雜的4f層核外電子(4f0～4f14獨(dú)特亞層)，擁有數(shù)目巨大的能級(jí)結(jié)構(gòu)，而且半數(shù)稀土氧化物都具備有可見(jiàn)光的吸收能力。之所以進(jìn)行稀土改性，是因?yàn)橐环矫鎸⑾⊥猎赝ㄟ^(guò)摻雜引入到光催化劑的結(jié)構(gòu)中來(lái)，能夠期望起到結(jié)構(gòu)助劑、光學(xué)助劑以及電子助劑的三方面作用。另一方面，由于稀土元素和其氧化物具備特殊的電子結(jié)構(gòu)和光譜特性，有著4f電子躍遷、多組態(tài)、選擇吸附性強(qiáng)等獨(dú)特性能，能夠與光催化劑復(fù)合形成新型的光催化劑, 例如形成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，是提高電子空穴對(duì)利用率的有效途徑；且不同稀土氧化物與光催化劑復(fù)合，會(huì)產(chǎn)生不同的催化效果，這能夠?yàn)楣獯呋睦碚撗芯刻峁┮恍O具參考價(jià)值的信息；此外，某些稀土氧化物(例如CeO2)本身也是光催化劑，有可能實(shí)現(xiàn)與其它光催化的協(xié)同效應(yīng)。本文綜述了近年來(lái)稀土摻雜型與復(fù)合型光催化劑的研究現(xiàn)狀，并對(duì)今后可能的研究方向進(jìn)行了積極探討。

2　稀土改性TiO2光催化劑

2.1稀土摻雜TiO2光催化劑

納米TiO2是使用最廣泛，被研究最多的光催化劑，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，無(wú)毒安全，成本較低，是實(shí)際應(yīng)用中較理想的光催化劑材料。雖然TiO2光催化劑已經(jīng)是一種相對(duì)成熟的光觸媒，但是其仍然有著前述兩方面的制約瓶頸。首先，TiO2是一種寬帶隙半導(dǎo)體，用于光催化的金紅石相與銳鈦礦相的TiO2，其禁帶寬度為3.0～3.2 eV，這意味著TiO2只能吸收太陽(yáng)光輻射中含量不多(4%)的紫外光進(jìn)行光催化作用，而對(duì)于太陽(yáng)光中很大部分的可見(jiàn)光乃至紅外輻射都是無(wú)法吸收的；此外，TiO2光生電子-空穴對(duì)也會(huì)存在分離效率不高的問(wèn)題，進(jìn)而影響到其光催化效率。將稀土元素引入到TiO2光催化劑的體系中來(lái)，比如摻雜，能夠期望起到結(jié)構(gòu)助劑、光學(xué)助劑以及電子助劑的三方面作用[3-5]。

在結(jié)構(gòu)助劑方面，稀土元素的原子半徑相對(duì)于Ti原子來(lái)說(shuō)較大，如La3+，Ce3+，Eu3+等等，這些離子往往以替代Ti4+的方式，或者以間隙原子的方式存在于TiO2的晶格中。由于實(shí)現(xiàn)稀土摻雜的方法主要集中在固相法[6]、溶膠凝膠法[7]、水熱法[8]以及共沉淀法[9]。這些摻雜方法往往需要經(jīng)過(guò)煅燒的實(shí)驗(yàn)步驟，而許多實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，稀土摻雜能有效抑制TiO2納米材料在煅燒過(guò)程中的晶粒長(zhǎng)大和晶型轉(zhuǎn)變[6-9]。一方面，晶粒較小，使摻雜的催化劑樣品能夠保持較大的比表面積，從而能夠在催化反應(yīng)時(shí)接觸并吸附到更多的有機(jī)污染物，利于表面光化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行；另一方面，抑制銳鈦礦-金紅石的高溫相變，使TiO2保持在對(duì)催化反應(yīng)有利的銳鈦礦相或者混晶相。在濕化學(xué)合成TiO2的過(guò)程中，比如水熱法制備TiO2，往往伴隨著TiO2納米材料的漸變的生長(zhǎng)過(guò)程，依據(jù)納米材料的溶解再結(jié)晶的生長(zhǎng)模型[10](Dissolution-Recrystallization Model)，結(jié)合水熱反應(yīng)的原理，水熱反應(yīng)的含Ti前驅(qū)體原料首先會(huì)在所使用的水熱介質(zhì)中溶解，并以分子、離子等形式存在于體系之中，隨后在反應(yīng)釜的高溫高壓下形成強(qiáng)對(duì)流，之后在過(guò)飽和的狀態(tài)下結(jié)晶。根據(jù)奧斯瓦爾德機(jī)制[11](Ostwald Ripening)，晶體生長(zhǎng)的過(guò)程是漸進(jìn)的，并不會(huì)一步直接生成最穩(wěn)定的形態(tài)，而是生成中間的亞穩(wěn)態(tài)，隨著時(shí)間的進(jìn)一步推移，或者溫度的改變，逐步達(dá)到最穩(wěn)定的狀態(tài)。如果在反應(yīng)制備TiO2的過(guò)程中進(jìn)行摻雜，比如加入適量稀土離子，可以實(shí)現(xiàn)在前驅(qū)體到亞穩(wěn)態(tài)再到穩(wěn)態(tài)的晶體生長(zhǎng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)稀土摻雜，并因此對(duì)TiO2的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，進(jìn)而進(jìn)一步影響到其光催化活性。

在電子助劑方面，稀土離子的4f能級(jí)擁有高度復(fù)雜性，將會(huì)給光生電子-空穴對(duì)帶來(lái)更多可能的轉(zhuǎn)移路徑。適量的稀土摻雜能夠起到顯著提高光生電子-空穴對(duì)分離效率的作用[9]，因?yàn)閾诫s的稀土離子能形成一個(gè)個(gè)淺勢(shì)阱，延長(zhǎng)了光生電子空穴對(duì)復(fù)合的路徑與時(shí)間。然而，當(dāng)摻雜的稀土離子過(guò)多的時(shí)候，光催化效率反而顯著降低了[8,9]。其主要的原因有兩個(gè)，一方面，雖然淺勢(shì)阱數(shù)量的增加，能夠俘獲電子或者空穴，進(jìn)而延長(zhǎng)電子空穴對(duì)的壽命，然而過(guò)多的俘獲中心的出現(xiàn)，多余的俘獲中心將會(huì)適得其反，起到復(fù)合中心的反作用，使光催化效率顯著降低；另一方面，當(dāng)稀土摻雜量過(guò)大時(shí)，難以保證摻雜的有效性，很可能大部分的稀土元素此時(shí)是以稀土氧化物的形式存在，并沒(méi)有與光催化劑本身形成有機(jī)的融合在一起，所以不能起到該有的電子助劑作用；同時(shí)光催化劑中TiO2的百分含量降低，因此整體的光催化效果不理想。值得注意的是，稀土元素中有部分元素具備好的變價(jià)能力，變價(jià)稀土元素比如Ce3+/Ce4+，其變價(jià)特性能夠進(jìn)一步引發(fā)一系列的光化學(xué)反應(yīng)(化學(xué)反應(yīng)式1～6)，起到提高光催化效率的作用[3，12]：

Ce4++e-→Ce3+

(1)

Ce3++O2→·O2-+Ce4+

(2)

O2·-+H+→HOO·

(3)

HOO·+e-+H+→H2O2

(4)

e-+H2O2→OH·+OH-

(5)

OH·+Pollutant→CO2+H2O

(6)

此外，在光學(xué)助劑方面，稀土元素的獨(dú)特4f電子結(jié)構(gòu)決定了其特殊的光學(xué)性能，同時(shí)，半數(shù)的稀土氧化物本身具有較好的可見(jiàn)光吸收能力，直接促進(jìn)TiO2催化劑樣品吸收可見(jiàn)光。更為重要的是，稀土摻雜會(huì)在TiO2的禁帶中引入新的雜質(zhì)能級(jí)[7]，降低其禁帶寬度，這些雜質(zhì)能級(jí)能夠顯著增加TiO2本身的光吸收能力，使TiO2的紫外-可見(jiàn)漫反射光譜(DRS光譜)出現(xiàn)紅移的現(xiàn)象。因此，稀土摻雜是制備可見(jiàn)光TiO2光催化劑行之有效的途徑之一。

2.2稀土氧化物/化合物復(fù)合TiO2光催化劑

半導(dǎo)體復(fù)合光催化劑，就是將不同禁帶寬度的半導(dǎo)體通過(guò)水熱法、溶膠-凝膠法、共沉淀、浸漬法、磁控濺射等手段復(fù)合在一起形成復(fù)合半導(dǎo)體。關(guān)于半導(dǎo)體的選取，Spanhel[13]提出了“夾心結(jié)構(gòu)”理論，即選取的半導(dǎo)體禁帶寬度小于TiO2的禁帶寬度，這樣能拓展光吸收范圍，使TiO2的DRS吸收光譜出現(xiàn)紅移；其次，選擇合適能帶位置的復(fù)合物實(shí)現(xiàn)能帶匹配。因此除了摻雜之外，將稀土化合物與TiO2制備成復(fù)合材料，也是實(shí)現(xiàn)高活性光催化劑的有效途徑。由于不同半導(dǎo)體化合物的禁帶寬度不一樣，復(fù)合能使TiO2中的電子-空穴對(duì)的傳輸、分離路徑發(fā)生改變，導(dǎo)帶電勢(shì)比較低的半導(dǎo)體能在光催化過(guò)程中，將光生電子轉(zhuǎn)移到導(dǎo)帶電勢(shì)比較高的半導(dǎo)體中，而光生空穴則沿著相反的路徑轉(zhuǎn)移，提升光生載流子利用率；同時(shí)，窄禁帶半導(dǎo)體能后吸收波長(zhǎng)比較長(zhǎng)的光，能夠增強(qiáng)催化劑的光吸收能力[14-16]。

由于稀土元素的原子半徑比Ti原子大，實(shí)際催化劑的制備中，得到稀土氧化物與TiO2的復(fù)合光催化劑往往比稀土元素?fù)诫s更容易，反應(yīng)條件也更加溫和。復(fù)合同樣能起到改善光生電子空穴對(duì)分離效率，提高可見(jiàn)光吸收能力的效果。采用稀土鹽類(lèi)(比如稀土硝酸鹽)在濃堿條件下與TiO2納米粉末的一鍋水熱法，能夠制備出表面均勻負(fù)載有稀土氧化物(CeO2，Gd2O3，和Ho2O3等)的TiO2納米片層，形成分散型負(fù)載的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，這些復(fù)合光催化劑表現(xiàn)出不同程度的可見(jiàn)光吸收能力，其紫外或可見(jiàn)光光催化性能得到了明顯提高[14-16]。X射線光電子能譜(XPS)結(jié)果表明，復(fù)合在TiO2納米片層表面的稀土氧化物能夠在TiO2表面形成Re-O-Ti的化學(xué)鍵(Re表示稀土元素)，形成的分散型異質(zhì)結(jié)使復(fù)合的稀土氧化物對(duì)光生電子-空穴對(duì)的分離產(chǎn)生顯著的影響，催化劑的熒光(FL)強(qiáng)度的降低，反映了光生電子-空穴對(duì)分離效率的提高，表明了適量的稀土氧化物的復(fù)合能顯著提高光生電子-空穴對(duì)的分離效率。

近年來(lái)，能否利用比可見(jiàn)光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的紅外光來(lái)進(jìn)行光催化成了一個(gè)有意義的研究方向。近紅外光輻射(Near infrared, NIR)占據(jù)了太陽(yáng)能總量的46%左右，因此能否將TiO2的光吸收的能力進(jìn)一步拓展到近紅外區(qū)域，引起了研究人員的關(guān)注。稀土的一些化合物(例如稀土Yb、Tm共摻雜的NaYF4、Y2O3)具有上轉(zhuǎn)換發(fā)光的效應(yīng)，即這些稀土化合物能通過(guò)4f能級(jí)躍遷的反斯托克斯躍遷的多光子機(jī)制，將長(zhǎng)波長(zhǎng)的入射光轉(zhuǎn)換為短波長(zhǎng)的出射光，實(shí)現(xiàn)低能光波向高能光波轉(zhuǎn)換[17]。如果將稀土上轉(zhuǎn)換材料與TiO2進(jìn)行復(fù)合，將有可能使TiO2具備吸收長(zhǎng)波長(zhǎng)輻射光的能力。Yb，Tm共摻雜的NaYF4具備優(yōu)良的上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率，能將近紅外光轉(zhuǎn)換為紫外-可見(jiàn)光。將該上轉(zhuǎn)換材料與傳統(tǒng)的TiO2制備成復(fù)合光催化劑，比如核殼等結(jié)構(gòu)，能將近紅外光通過(guò)稀土的上轉(zhuǎn)換機(jī)制，轉(zhuǎn)變?yōu)槟鼙籘iO2吸收的紫外光，并通過(guò)上轉(zhuǎn)換劑與光催化劑之間的熒光共振能量傳遞(Fluorescence resonance energy transfer)效應(yīng)，拓展TiO2光催化劑對(duì)太陽(yáng)光的吸收范圍[18]。

3　稀土改性非TiO2光催化劑研究現(xiàn)狀

除TiO2型光催化劑外，許多其它類(lèi)型的光催化劑也是稀土改性的應(yīng)用領(lǐng)域。相對(duì)于可見(jiàn)光催化活性較低的TiO2，許多新型的光催化劑在紫外-可見(jiàn)光區(qū)均具有較高的催化活性，但是因?yàn)楣饬孔有瘦^低，對(duì)更長(zhǎng)的波長(zhǎng)的光輻射缺少利用能力，循環(huán)利用效率低等，其應(yīng)用受到了一定程度的限制。因此，利用稀土改性以獲得可見(jiàn)光效率高，光量子效率高，循環(huán)利用效率好的光催化劑，是一個(gè)較重要的研究方向。

釩酸鹽本身一類(lèi)優(yōu)良的功能材料，也是一種新型的可見(jiàn)光活性光催化材料。值得關(guān)注的釩酸鹽光催化劑有BiVO4，Ag3VO4，InVO4，F(xiàn)eVO4，CeVO4等等。以BiVO4為例，其禁帶寬度是2.45 eV，本身具有較好的可見(jiàn)光吸收能力。而水熱法合成的稀土Eu摻雜改性的BiVO4材料有著顯著提高的光催化活性[19]，其提高的原因主要是由于Eu的引入能夠有效地分離光生電子-空穴對(duì)。因?yàn)轭?lèi)似的機(jī)理，Eu摻雜同樣也能提高FeVO4材料的光催化活性。Ag3VO4也被認(rèn)為有著較好的前景，因?yàn)槠浠钚愿叩耐瑫r(shí)保持了較高的穩(wěn)定性，Konta[20]首次報(bào)道了其在可見(jiàn)光下具有光解水的特性。將稀土金屬元素(La，Nd，Sm，Eu等)負(fù)載到Ag3VO4的表面，可以使其在可見(jiàn)光區(qū)的吸收明顯增加，復(fù)合形成的光催化劑吸收光譜發(fā)生紅移的現(xiàn)象，該光吸收能力的增強(qiáng)的現(xiàn)象有利于 Ag3VO4光催化活性的提高[21]。

Bi2WO6也是一種具有可見(jiàn)光催化活性的新型光催化劑，其禁帶寬度為2.6～2.8 eV，對(duì)其進(jìn)行稀土摻雜的主要目標(biāo)是抑制電子-空穴對(duì)的復(fù)合。采用水熱法合成的Ce3+摻雜Bi2WO6在降解羅丹明B(RhB)的方面表現(xiàn)出了較好的光催化活性與光催化穩(wěn)定性，證明了稀土元素?fù)诫sBi2WO6具有一定的前景[22]。此外，BiFeO3是一種禁帶寬度更窄(2.3 eV)的半導(dǎo)體，其也具有一定的光催化能力。作為優(yōu)良的介電材料，稀土摻雜BiFeO3已經(jīng)被證明了能顯著影響到BiFeO3材料的介電與壓電性能，深層次原因是稀土元素?fù)诫s能對(duì)晶體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響。材料的結(jié)構(gòu)決定性能，由此可以期望稀土的摻雜能給BiFeO3的光催化活性帶來(lái)一定程度的變化[23]，實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明，溶膠-凝膠法制備的稀土摻雜的BiFeO3表現(xiàn)出了比純BiFeO3更高的光催化的活性，稀土摻雜 BiFeO3納米顆粒準(zhǔn)同型相界處出現(xiàn)了可見(jiàn)光催化增強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

4　結(jié)　語(yǔ)

綜上所述，稀土改性是獲得優(yōu)質(zhì)光催化劑的一條重要的路徑，其能起到電子助劑、結(jié)構(gòu)助劑以及光學(xué)助劑三方面作用，主要能在光吸收能力與量子效率兩方面提高各種種類(lèi)光催化劑的光催化活性。更為意義深遠(yuǎn)的是，稀土元素種類(lèi)多，且相互之間相似卻又不相同，倘若能進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究，勢(shì)必能為探索光催化的深層次機(jī)理提供具有參考價(jià)值的思路。

[1] Romero M,Blanco J,Sanchez B,et al.Solar photocatalytic degradation of water and air pollutants:challenges and perspectives[J].Sol.energy,1999,66(2):169-182.

[2] 魯飛，孟凡明.TiO2光催化劑摻雜改性研究進(jìn)展[J].硅酸鹽通報(bào),2011,30(1):116-119.

[3] Yu T,Tan X,Zhao L,et al.Characterization,activity and kinetics of a visible light driven photocatalyst:cerium and nitrogen Co-doped TiO2nanoparticles[J].Chem.Eng.J.,2010,157:86-92.

[4] Tong T Z,Zhang J L,Tian B Z,et al.Preparation of Ce-TiO2catalysts by controlled hydrolysis of titanium alkoxide based on esterification reaction and study on its photocatalytic activity[J].J.Colloid.Interf.Sci.,2007,315(1):382-388.

[5] Sun X J,Liu H,Dong J H,et al.Preparation and characterization of Ce/n-Codoped TiO2particles for production of H2by photocatalytic splitting water under visible light[J].Catal.Lett.,2010,135:219-225

[6] 岳林海，水淼，徐鑄德.稀土摻雜二氧化鈦的相變和光催化活性[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版)，2000,27(1):69-74.

[7] 黃鳳萍，孫晶晶，樊英鴿.納米Nd-TiO2光催化性能的研究[J].中國(guó)陶瓷,2012,48(11):22-25.

[8] 黃鳳萍，王帥，張雙,等.一維鐠摻雜納米TiO2水熱合成及光催化性能研究[J].稀土，2015,36(4):8-14.

[9] 邢磊,張前程,簡(jiǎn)麗,等.La,Pr,Nd摻雜對(duì)納米TiO2光催化性能的影響[J].人工晶體學(xué)報(bào)，2010,39(3):724-729.

[10] 張妍妮，憨勇，張?zhí)m,等.水熱摻Zn的TiO2納米管的結(jié)構(gòu)表征[J].稀有金屬材料與工程，2014,43(1):68-71.

[11] 展紅全，江向平，李小紅,等.水熱界面反應(yīng)制備二氧化鈦空心微球[J].中國(guó)陶瓷，47(11):7-11.

[12] Xu J J,Ao Y H,Fu D G.A novel Ce,C-codoped TiO2nanoparticles and its photocatalytic activity under visible light[J].Appl.Surf.Sci.,2009,256:884-888

[13] Spanhel L,Weller H,Henglein A.Photochemistry of semiconductor colloids.22.Electron ejection from illuminated cadmium sulfide into attached titanium and zinc oxide particles[J].J.Am.Chem.Soc.,1987,109(22):6632-6635.

[14] Liu Y,Fang P F,Cheng Y L,et al.Study on enhanced photocatalytic performance of cerium doped TiO2-Based nanosheets[J].Chem.Eng.J,2013,219:478-485

[15] Liu X Z,Fang P F,Liu Y,et al.Effect of holmium doping on the structure and photocatalytic behavior of TiO2-Based nanosheets[J].J.Mater.Sci.,2014,49:8063-8073.

[16] Lu D Z,Fang P F,Liu Y,et al.A facile one-pot synthesis of gadolinium doped TiO2-Based nanosheets with efficient visible light-driven photocatalytic performance[J].J.NanoparticleRes.,2014,16(12):2636.

[17] Auzel F.Upconversion and anti-Stokes processes with fand d ions in solids[J].Chem.Rev.,2003,104 (1):139-174.

[18] Qin W,Zhang D,Zhao D,et al.Near-infrared photocatalysis based on YF3:Yb3+,Tm3+/TiO2core/shell nanoparticles[J].Chem.Commun.,2010,46(13):2304-2306.

[19] 王敏，劉瓊， 孫亞杰,等.溶膠-凝膠法制備Eu3+摻雜BiVO4及其可見(jiàn)光光催化性能[J].無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào)，2013,28(2):153-158.

[20] Konta R,Kato H,Kobayashi H,et al.Photophysical Properties and Photocatalytic activites under visible light irradiation of silver vandates[J].Phys.Chem.Chem.Phys.,2003,5:3061-3065

[21] Xu H,Li HM,Xu L,et al.Enhanced photocatalytic activity of Ag3VO4loaded with rare-earth elements under visible-light irradiation[J].Ind.Eng.Chem.Res,2009,48:10771-10778.

[22] 王春英，朱清江，谷傳濤.稀土Ce3+摻雜Bi2WO6光催化降解羅丹明B的研究[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2015,35(9):2682-2689

[23] Guo R Q,Fang L,Dong W,et al.Enhanced photocatalytic activity and ferromagnetism in Gd doped BiFeO3nanoparticles[J].JPhysChemC,2010,114(49):21390-21396.

Application of Rare Earth in the Field of Photocatalysts

CUIShang-ke,LIUYang,ZHOUQing-cheng

(Patent Examination Cooperation Hubei Center of the Patent Office,Wuhan 430070,China)

Photocatalysis is one of the most promising processes in controlling of organic pollutants in recent years, it is a clean technology in water system treatment and the final decomposition products of organic compounds can be only CO2and water. The development of new photocatalysts has been a hot research topic in this field. The rare earth elements have important applications in modifying photocatalysts. We reviewed rare earth modified TiO2and non-TiO2photocatalysts, mainly introduced rare earth composited and doped photocatalyst, and possible development in the future is prospected.

rare earth;photocatalyst;titania;pollution control

崔尚科(1978-)，男，碩士，副研究員.主要從事光電材料方面的研究.

劉楊， 研究實(shí)習(xí)員.

TU526

A

1001-1625(2016)06-1767-05