Cr3+掺杂纳米TiO2结构相变及光谱特征

摘要

以TiCl4、Cr(NO3)3·9H2O为原料采用共沉淀法制备了掺杂不同量Cr3+离子的纳米TiO2,通过XRD、DSC、TG-DTG、FT-IR和UV-Vis等分析手段对样品的晶体类型、光谱吸收特征进行了表征,并研究了TiO2在锐钛矿型和金红石型之间的晶型转变过程.结果表明Cr3+离子的掺入可促进TiO2的结构相变,显著降低相变温度,延缓了结晶水的排出.少量Cr3+离子掺入TiO2后,主要以替代的方式占据TiO2晶格中Ti4+的位置,并在TiO2禁带中产生掺杂能级,提高了可见波段的光吸收,使原来位于380nm的吸收边向长波方向移动,并且在480nm产生了新的吸收边,实现了与太阳光谱的匹配.当掺杂量达到33%时,Cr3+可能以Cr2O3的形式与基体TiO2形成新物质Cr2TiO5.