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      稀土上轉(zhuǎn)換用于提高半導(dǎo)體化合物光催化效率的研究進(jìn)展

      2015-05-11 08:12:52薛霜霜何洪波余長林
      有色金屬科學(xué)與工程 2015年4期
      關(guān)鍵詞:紅外光水熱法紫外光

      薛霜霜, 何洪波,2, 余長林

      (1.江西理工大學(xué)冶金與化學(xué)工程學(xué)院,江西 贛州341000;2.福州大學(xué)能源與環(huán)境光催化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福州350002)

      近年來,日益加劇的環(huán)境污染和環(huán)境破壞問題引起了人們的廣泛關(guān)注.人們迫切希望研究出對環(huán)境無污染的綠色處理技術(shù).自1972年Fujishima等[1]報(bào)道了用光分解水制氫以來,多相光催化技術(shù)就在能源轉(zhuǎn)換和污水處理方面受到了人們的廣泛重視[2-6].但是所開發(fā)的絕大部分半導(dǎo)體催化劑只能利用波長較短的紫外光,對太陽能的利用率較低.為了克服這一缺點(diǎn),人們開始把目光投向于利用稀土上轉(zhuǎn)換改性半導(dǎo)體光催化劑.稀土上轉(zhuǎn)換的實(shí)質(zhì)是利用上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料(up-converting phosphors,UCPs)將可見光以及近紅外光轉(zhuǎn)化為半導(dǎo)體光催化劑(TiO2、ZnO、CdS 和 Bi2WO6等)能夠吸收利用的紫外光,從而間接提高對太陽能的利用效率.自2005年,Wang等[7]首次將稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料40CdF2·60BaF2·0.8Er2O3用于摻雜 TiO2的光催化研究,從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看出該上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料能將可見光有效地轉(zhuǎn)換為紫外光,并且明顯提高了TiO2光催化降解甲基橙的效率.此后,基于稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光劑改性光催化劑的研究成為當(dāng)前的熱點(diǎn)之一.如Ye等[8]通過溶膠-凝膠和熱處理在YF3∶Yb,Tm納米晶體表面鍍上一層 TiO2殼,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) YF3:Tb,Tm@TiO2顆粒在紫外光下有很高的光催化活性,并且核心顆粒能有效地把近紅外光(NIR)轉(zhuǎn)換成紫外光(UV).

      本文對近幾年來稀土上轉(zhuǎn)換材料摻雜鈦基、鋅基和鉍基等半導(dǎo)體光催化劑的制備和應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)和分析.比較了稀土上轉(zhuǎn)換劑把可見光及近紅外光轉(zhuǎn)換為紫外光供光催化劑吸收利用以提高對太陽能的利用效率的研究進(jìn)展,尤其是在提高光催化劑催化活性方面的貢獻(xiàn)大小和機(jī)理.

      1 上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)理

      上轉(zhuǎn)換發(fā)光,即反-斯托克斯發(fā)光(Anti-Stokes),是由斯托克斯定律而來[9].斯托克斯定律認(rèn)為材料只能受到高能量的光激發(fā)而發(fā)出低能量的光,換句話說,就是波長短且頻率高的光激發(fā)出波長長且頻率低的光.比如紫外光激發(fā)出可見光,或者藍(lán)光激發(fā)出黃色光,或者可見光激發(fā)出紅外光等.但是后來人們研究發(fā)現(xiàn),其實(shí)有些材料可以實(shí)現(xiàn)與上述定律正好相反的發(fā)光效果,于是我們稱其為反斯托克斯發(fā)光,又稱上轉(zhuǎn)換發(fā)光.到目前為止的研究發(fā)現(xiàn)上轉(zhuǎn)換發(fā)光都發(fā)生在摻雜稀土離子的化合物中,主要有氟化物、氧化物、含硫化合物、氟氧化物和鹵化物等.

      上轉(zhuǎn)換發(fā)光的主要原理是利用稀土元素的4f電子之間的躍遷,因此可以把上轉(zhuǎn)換發(fā)光原理歸納為3種形式[10-13]:①激發(fā)態(tài)吸收(ESA),其原理見圖 1,是一個(gè)離子從能量較低的基態(tài)能級出發(fā)通過連續(xù)的多光子吸收到達(dá)能量較高的激發(fā)態(tài)能級的一個(gè)過程,這是上轉(zhuǎn)換發(fā)光的最基本過程.②能量轉(zhuǎn)移 (ET),其原理見圖2,是2個(gè)具有相近能量的離子通過非輻射耦合,以交叉馳豫的方式進(jìn)行能量傳遞后,其中一個(gè)返回到基態(tài),另一個(gè)躍遷到更高能級的激發(fā)態(tài),這是敏化上轉(zhuǎn)換發(fā)光的重要過程.同時(shí)又可根據(jù)能量轉(zhuǎn)移方式的不同把能量轉(zhuǎn)移分為3類:連續(xù)能量轉(zhuǎn)移(SET)、交叉馳豫(CR)和合作上轉(zhuǎn)換(CU).③光子雪崩(PA),其原理實(shí)際上是ESA和 ET 2種上轉(zhuǎn)換發(fā)光形式的結(jié)合,特點(diǎn)是離子沒有對泵浦光的基態(tài)吸收,只有離子對激發(fā)態(tài)的吸收以及離子間的交叉持豫,因此造成處于亞穩(wěn)定狀態(tài)的離子分布增加,從而能產(chǎn)生有效的上轉(zhuǎn)換發(fā)光[14].目前關(guān)于上轉(zhuǎn)換發(fā)光的研究重點(diǎn)是開發(fā)具有較高上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率的UCPs.

      圖1 激發(fā)態(tài)吸收過程圖解Fig.1 diagram of excited state absorption p rocess

      圖2 能量轉(zhuǎn)移過程圖解Fig.2 diagram of energy transfer process

      2 上轉(zhuǎn)換改性光催化劑

      2.1 上轉(zhuǎn)換改性鈦基光催化劑

      TiO2具有催化活性高,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,清潔無毒,成本低以及可再生循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn).但是TiO2的禁帶寬度(3.2 eV)較寬,只能被波長較短的紫外光激發(fā),在可見光區(qū)域無響應(yīng).因此,對TiO2光催化劑進(jìn)行改性以提高其光催化性能以及對太陽光的利用率是非常有必要的.目前,利用稀土改性TiO2進(jìn)行了很多研究,如單一稀土摻雜[15]、稀土與金屬共摻雜[16]、稀土和非金屬共摻雜[17]、稀土共摻雜[18]等.雖然這些方法都能提高TiO2的光催化活性,但是對太陽能的利用率太低.因此,科研工作者把目光投向于稀土上轉(zhuǎn)換劑改性TiO2光催化劑,Wang等[19]制備了納米TiO2摻雜 40CdF2·60BaF2·0.8Er2O3上轉(zhuǎn)換發(fā)光劑, 在可見光照射下進(jìn)行降解酸性紅B實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示摻雜的復(fù)合物能有效地把可見光轉(zhuǎn)換為紫外光,然后提供給納米TiO2吸收產(chǎn)生光生電子-空穴對.Tang等[20]采用微波-醇熱法合成了CeF3/TiO2復(fù)合物,在可見光(>515 nm)照射下復(fù)合物用來光催化還原CO2和H2O,實(shí)驗(yàn)證明CeF3/TiO2在可見光下顯示出比純TiO2更好的光催化效果.

      Obregón等[21]采用水熱法合成了Er3+-TiO2體系,發(fā)現(xiàn)Er3+的存在沒有改變TiO2的結(jié)構(gòu)和形態(tài).光催化實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明把發(fā)光材料引入到TiO2基質(zhì)中可以提高近紅外光子的獲得,增強(qiáng)催化劑的催化活性.同樣地把Er與其它元素共摻TiO2也能相應(yīng)的提高TiO2的光催化性能.如Hou等[22]采用溶劑熱法用異丙醇鈦?zhàn)鳛殁伹膀?qū)體和碳源,把硝酸鐵和硝酸鉺作為摻雜源合成了碳敏化Fe/Er共摻雜TiO2.在可見光下降解雙酚A時(shí)發(fā)現(xiàn)Fe/Er-TiO2的光催化性能比TiO2、Er-TiO2、Fe-TiO2的都高,這主要是由于其具有光敏性質(zhì)的C-O鍵,帶隙變窄以及Er元素的上轉(zhuǎn)換發(fā)光作用共同作用的結(jié)果.把Er與其它化合物復(fù)合制取的上轉(zhuǎn)換劑,也有很好的上轉(zhuǎn)換效果.Hou等[23]采用超聲-溶膠-凝膠法合成了一種新型球形活性碳支撐的Er3+∶YFeO3摻雜TiO2可見光催化劑(Er3+∶YFeO3/TiO2-SAC).結(jié)果發(fā)現(xiàn)Er3+∶YFeO3作為上轉(zhuǎn)換劑,能把可見光轉(zhuǎn)換為紫外光,然后激發(fā)TiO2使其光催化降解甲基橙.Wang等[24]用TiO2光催化劑鍍層結(jié)晶Er3+∶Y3Al5O12,發(fā)現(xiàn)該復(fù)合催化劑在可見光和太陽光下顯示出較高的光催化活性,能夠有效地降解水溶液中的剛果紅.

      另外,也有核/殼結(jié)構(gòu)的鈦基上轉(zhuǎn)換光催化劑的報(bào)道.如 Xu 等[25]采用水熱法合成了 β-NaYF4∶Yb3+,Tm3+@TiO2核/殼結(jié)構(gòu)的光催化劑,通過掃描電鏡(SEM)發(fā)現(xiàn)該復(fù)合光催化劑含有六角形NaYF4微晶棒和銳鈦礦TiO2殼見圖 3[25].圖 3(a)顯示了一個(gè)典型的純 β-NaYF4∶Yb3+,Tm3+微晶棒的SEM圖像,微晶棒平均長24μm,直徑為 3.5 μm,從圖 3(b)和圖 3(c)可以看出微晶棒的表面相當(dāng)?shù)墓饣?圖3(d)顯示了微晶棒表面變的粗糙,說明鍍上了 TiO2殼,從圖 3(e)和圖 3(f)放大的微晶棒可以看出都一致地鍍上了TiO2殼.并且該催化劑能夠強(qiáng)烈的吸收近紅外光并且能夠把能量從NaYF4∶Yb3+,Tm3+轉(zhuǎn)換給 TiO2.在循環(huán)降解染料試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)該近紅外驅(qū)動(dòng)光催化劑有很高的活性和穩(wěn)定性.Wang 等[26]也合成了 NaYF4∶Yb3+,Tm3+@TiO2核/殼結(jié)構(gòu)光催化劑,該催化劑中TiO2含有高活性的{001}晶面. 另外,NaYF4∶Yb3+,Tm3+能把可見光轉(zhuǎn)換為紫外光和綠光被TiO2納米片完全吸收利用.該復(fù)合物在近紅外光或者太陽光照射下降解苯酚和羅丹明B顯示出比純TiO2更好的光催化活性.Zhang等[27]也合成了NaYF4∶Yb,Tm@TiO2核/殼結(jié)構(gòu)光催化劑, 在 980 nm的光激發(fā)下能發(fā)出很強(qiáng)的上轉(zhuǎn)換熒光.

      圖 3 純 β-NaYF4∶Yb3+,Tm3+和 β-NaYF4∶Yb3+,Tm3+@TiO2 核/殼結(jié)構(gòu)的 SEM 圖像Fig.3 TEM im ages of pure β-NaYF4∶Yb3+,Tm3+and core-shell like β-NaYF4∶Yb3+,Tm3+@TiO2

      2.2 上轉(zhuǎn)換改性鋅基光催化劑

      ZnO具有光催化活性高、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、低價(jià)和無毒等特性,常常被用來處理水和空氣中的有機(jī)、無機(jī)污染物等.由于ZnO有較寬的禁帶 (3.37 eV),因此,只有高能量的紫外光才能夠激發(fā) ZnO,也就是說ZnO只能利用少于5%的太陽能,太陽能的利用率很低.另外,由于ZnO很容易發(fā)生光生電子-空穴對的復(fù)合使其光催化活性降低,這些因素都對ZnO的實(shí)際應(yīng)用有一定程度的限制[28-29].因此,對ZnO改性以提高對太陽能的利用效率是很重要的.已經(jīng)報(bào)道的利用稀土改進(jìn)鋅基光催化劑的方法有許多種,例如:單稀土摻雜[30]、雙稀土共摻雜[31]以及金屬和稀土共摻雜[32]等.最近,一些研究者發(fā)現(xiàn)把上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料與ZnO復(fù)合可以提高對可見光與近紅外光的利用效率.例如,Yin等[33]采用超聲法合成了 Er3+∶Y3Al5O12/ZnO復(fù)合物.發(fā)現(xiàn)在相同的實(shí)驗(yàn)條件下,Er3+∶Y3Al5O12/ZnO比純ZnO具有更高的光催化活性,這是因?yàn)樗馨芽梢姽廪D(zhuǎn)化成紫外光,另外還能有效地利用太陽能.雖然上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料(例如NYT[34-35])和半導(dǎo)體復(fù)合可以把近紅外光轉(zhuǎn)換為紫外光,從而提高其光催化性能.但是,NYT(NaYF4∶Yb3+,Tm3+)催化機(jī)理尚不清楚.因此,Guo等[36]采用高溫分解反應(yīng)的方法,合成了α-NYT/ZnO納米復(fù)合材料(NCs)和 β-NYT/ZnO NCs,研究發(fā)現(xiàn)α-NYT/ZnO NCs和β-NYT/ZnO NCs的光催化活性的不同與ZnO表面的氧空缺和氧暴露有關(guān).

      另外,一些研究者發(fā)現(xiàn)把上轉(zhuǎn)換發(fā)光光劑和ZnO復(fù)合,不僅可以提高對太陽光的利用率,而且可以提高對有機(jī)染料的降解率.例如Wang等[37]采用溶膠-凝膠法,在Er3+∶YAlO3表面涂上ZnO薄膜,制成了一種新的Er3+∶YAlO3/ZnO涂料化合物.在太陽光照射下降解酸性紅B,30min后,酸性紅B降解率高達(dá)89.25%,而相同條件下純ZnO降解酸性紅B的降解率只有73.14%,說明該化合物的光催化活性明顯高于純ZnO.

      Wang等[38]采用超聲分散法制備了Er3+∶YAlO3/ZnO復(fù)合物光催化劑,并在太陽光照射下進(jìn)行降解水溶液中的酸性紅B染料,60 min后發(fā)現(xiàn)Er3+∶YAlO3/ZnO對染料降解率達(dá)到86.43%,而ZnO只有69.28%,說明該復(fù)合物的光催化活性相對于ZnO明顯提高了.這都?xì)w因于上轉(zhuǎn)換劑(Er3+∶YAlO3)能把吸收的可見光轉(zhuǎn)換為紫外光,然后激發(fā)ZnO粒子使其產(chǎn)生更多的光生電子-空穴對.在研究Er3+∶YAlO3/ZnO的基礎(chǔ)上,Gao 等[39]也合 成了 Er3+∶YAlO3/Fe 摻雜 ZnO 化合物,通過在太陽光照射下降解酸性紅B的實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)Er3+∶YAlO3/Fe摻雜ZnO的光催化活性高于Fe摻雜ZnO和純的ZnO.另外郭玉瑋等[40]分別通過溶膠凝膠、超聲分散和溶液沸騰的方法合成了Er3+∶YAlO3/Fe或Co摻雜ZnO復(fù)合物光催化劑,研究了在太陽光照射下降解酸性紅B的催化活性.結(jié)果表明,加入上轉(zhuǎn)換發(fā)光劑(Er3+∶YAlO3占催化劑總量25%最好)之后降解率大幅度增加,說明改性后的光催化劑能有效地降解染料廢水.

      2.3 上轉(zhuǎn)換改性鉍基光催化劑

      鉍基半導(dǎo)體具有較強(qiáng)的可見光吸收性能,近年來常用作光催化劑降解有機(jī)污染物.但是,鉍基化合物在單獨(dú)使用時(shí)容易發(fā)生光生電子-空穴對的復(fù)合,同時(shí)對可見光吸收具有一定的局限性.許多研究者發(fā)現(xiàn)通過改變鉍系光催化劑的組成、形貌以及晶型可以進(jìn)一步提高其光催化性能[41-42].近期研究[43-44]發(fā)現(xiàn)將稀土離子摻雜到鉍基化合物,可以實(shí)現(xiàn)通過多個(gè)吸收和能量轉(zhuǎn)移將低能量的近紅外光或可見光轉(zhuǎn)換成高能量的紫外光.研究發(fā)現(xiàn)在所有的稀土三價(jià)離子中,Er3+在IR-UV范圍內(nèi)具有最豐富的光譜,能吸收波長為488 nm、520 nm和650 nm[45-46]的光.因此,人們把Er3+摻雜到鉍基半導(dǎo)體以提高其光催化性能.

      Zhang等[47]采用水熱法合成一種高效的Er3+摻雜Bi2WO6光催化劑,其中Er3+可以把可見光轉(zhuǎn)換成紫外光.通過模擬太陽光(>290 nm)對羅丹明B和苯酚的降解,發(fā)現(xiàn)Er3+摻雜的Bi2WO6光催化劑比純Bi2WO6光催化劑表現(xiàn)出更好的催化性能.此外,在LED(=465 nm)照射下光降解苯酚,進(jìn)一步證實(shí)了光催化活性的增強(qiáng)是由于Er3+的上轉(zhuǎn)換作用.

      Fan 等[48]也采用水熱法合成了 Bi2MoO6∶Er3+花狀微球的復(fù)合物.發(fā)現(xiàn)當(dāng)摻雜Er3+的濃度為0.5%時(shí),該復(fù)合物表現(xiàn)出最好的光催化活性.另外在980 nm光激發(fā)下微球發(fā)出純綠色上轉(zhuǎn)換光(2H11/2/4S3/2→4I15/2),這些現(xiàn)象充分說明Bi2MoO6:Er3+(0.5%)光催化活性的提高與上轉(zhuǎn)換發(fā)光的Er3+離子有關(guān).

      Zhou等[49]采用水熱法合成了Er3+摻雜Bi2MoO6納米片,發(fā)現(xiàn)納米片在光催化降解染料和苯酚時(shí)有很高的活性,這歸因于摻雜的Er3+能把可見光轉(zhuǎn)換為紫外光.Liu等[50]首次采用一種新穎又簡單的方法合成了Er3+摻雜β-Bi2O3納米片,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)β-Bi2O3納米片光催化活性的提高是由于暴露的{001}晶面和摻雜的Er3+能把可見光轉(zhuǎn)換為紫外光.Yang等[51]采用微波水熱法合成了上轉(zhuǎn)換Er3+摻雜正方結(jié)構(gòu)的BiVO4,相對于單斜晶BiVO4,它的發(fā)生是由于基態(tài)4I15/2到4F7/2、2H11/2和4F9/2態(tài)的轉(zhuǎn)換,使其產(chǎn)生更多的光生電子-空穴對以提高其光催化性能.光催化實(shí)驗(yàn)顯示正方BiVO4在可見光照射下表現(xiàn)出更好的光催化活性,能夠有效地把降解羅丹明B的效率提高到97.2%.

      不僅單一稀土Er3+與鉍基催化劑結(jié)合可以提高其光催化性能,而且2種稀土離子與鉍基催化劑結(jié)合,也可以提高其光催化性能.Zhang等[52]報(bào)道了采用一步水熱法合成了Er3+,Yb3+摻雜 Bi5O7I,在模擬太陽光下,表現(xiàn)比Bi5O7I更好的苯酚降解效果.Adhikari等[53]采用微波水熱法合成了Er3+/Yb3+共摻雜 Bi2MoO6上轉(zhuǎn)換催化劑,在激發(fā)光980 nm下,共摻雜樣品在532 nm和546 nm處發(fā)生紅外到紫外的上轉(zhuǎn)換發(fā)光,并且共摻雜樣品在降解羅丹明B時(shí)光催化活性增強(qiáng).

      另外,把上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料與鉍基化合物復(fù)合不僅可以明顯地提高鉍基化合物的光催化活性,而且可以提高對太陽能的利用率.Zhang等[54]采用熱處理法合成BiPO4負(fù)載Er3+∶YAlO3的光催化體系,發(fā)現(xiàn)有較好的化學(xué)穩(wěn)定性.在模擬太陽光照射下,復(fù)合體系對亞甲基藍(lán)溶液的降解效果比純BiPO4好,而且Er3+∶YAlO3的存在能夠把長波長的光轉(zhuǎn)換成短波長,從而提高太陽能的利用率.與此同時(shí),為了更好地利用太陽光,Zhang 等[55]合成了 Er3+∶Y3Al5O12/Bi2WO6催化劑,并且在降解苯酚時(shí)顯示出比純Bi2WO6更好的光催化活性.這是因?yàn)镋r3+∶Y3Al5O12能把可見光轉(zhuǎn)換為紫外光,然后激發(fā)Bi2WO6.Er3+∶Y3Al5O12/Bi2WO6甚至可以吸收可見光,極大地提高了太陽能的利用效率.

      Huang 等[56]將窄帶隙半導(dǎo)體 BiVO4(BVO)和上轉(zhuǎn)換劑 CaF2∶Er3+,Tm3+,Yb3+(CF)復(fù)合,合成了層狀結(jié)構(gòu)的BVO/CF上轉(zhuǎn)換光催化劑.研究發(fā)現(xiàn)在近紅外光照射下,BVO/CF能夠把近紅外光轉(zhuǎn)換為能夠激發(fā)BVO光催化劑的紫外光、綠光,從而提高了BVO對甲基橙的降解效率和光催化活性.還有Sun等[57]合成了NaYF4∶Er,Yb/Bi2MoO6納米 復(fù) 合材 料 催化 劑. 其中NaYF4∶Er,Yb作為上轉(zhuǎn)換劑不僅可以把除了Bi2MoO6邊界之外的可見光轉(zhuǎn)換為紫外光,而且能夠激發(fā)Bi2MoO6.復(fù)合材料在摩爾比為1∶4時(shí),在實(shí)驗(yàn)降解羅丹明B顯示出非常好的光催化降解性能.

      2.4 上轉(zhuǎn)換改性其它光催化劑

      近年來,許多科研工作者還開發(fā)了上轉(zhuǎn)換劑改性其它的半導(dǎo)體(Ag、CdS和BaMoO4等)光催化劑.如 Ma 等[58]合成了 NaYF4∶Yb,Er@Ag 光催化劑,這是首次把上轉(zhuǎn)換材料與表面增強(qiáng)拉曼散射活性基質(zhì)結(jié)合.在近紅外光的激發(fā)下,上轉(zhuǎn)換離子的電子躍遷產(chǎn)生強(qiáng)的等離子共振,表現(xiàn)出強(qiáng)的光催化性能,加速反應(yīng)的進(jìn)行.另外Li等[59]通過把低能量CdS半導(dǎo)體與上轉(zhuǎn)換物質(zhì)NaYF4∶Yb,Tm 結(jié)合, 合成了 NaYF4∶Yb,Tm/CdS復(fù)合新材料.通過上轉(zhuǎn)換和熒光衰減測試,發(fā)現(xiàn)能量從NaYF4∶Yb,Tm轉(zhuǎn)移給CdS.通過在近紅外光下對羅丹明B和亞甲基藍(lán)的降解實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該復(fù)合物具有較好的光催化活性.還有就是Adhikari等[60]采用微波輔助水熱法合成了BaMoO4負(fù)載Er3+納米顆粒,其中Er3+的作用就是吸收近紅外光然后釋放上轉(zhuǎn)換熒光.

      3 結(jié)束語

      稀土上轉(zhuǎn)換劑不僅可以利用上轉(zhuǎn)換作用把可見光以及近紅外光轉(zhuǎn)換為紫外光,以提高對太陽能的利用效率,而且可以顯著地提高光催化劑的催化活性.利用稀土上轉(zhuǎn)換劑的這些特性改性鈦基、鋅基和鉍基已經(jīng)取得了顯著的成果,并開發(fā)了稀土上轉(zhuǎn)換改性其它的半導(dǎo)體光催化劑.因此,無論在環(huán)境治理還是污水處理領(lǐng)域,上轉(zhuǎn)換改性光催化劑都將成為提高光催化劑活性和太陽能利用率的一種新的方法.另外,由于我國具有豐富的稀土資源,利用稀土上轉(zhuǎn)換劑改性光催化劑將有廣泛的應(yīng)用前景和很好的應(yīng)用價(jià)值.

      [1]Fujishima A,Honda K.Electrochemical photocatalysis ofwater at a semiconductor electrode[J].Nature, 1972, 238(5358): 37-38.

      [2]余長林,操芳芳,李鑫,等.納米BiOI的穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)及光催化性能研究[J].有色金屬科學(xué)與工程,2011,2(4):86-91.

      [3]余長林,楊凱.異質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)合光催化劑材料的研究新進(jìn)展[J].有色金屬科學(xué)與工程,2010,1(2): 16-21.

      [4]魏龍福,余長林,陳建釵,等.水熱法合成Ag2CO3/ZnO異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑及其光催化性能[J].有色金屬科學(xué)與工程,2014,5(1):47-53.

      [5]陳建釵,薛霜霜,余長林.稀土在非TiO2光催化劑的改性研究[J].有色金屬科學(xué)與工程, 2015,6(1): 99-105.

      [6]Yu C L,Wei L F,Li X,et al.Synthesis and characterization of Ag/TiO2-B nanosquares with high photocatalytic activity under visible light irradiation[J].Materials Science and Engineering B,2013, 178(6): 344-348.

      [7]Wang J, Wen F Y, Zhang Z H, et al.Degradation of dyestuff wastewater using visible light in the presence of a novel nano TiO2catalyst doped with upconversion luminescence agent[J].Journal of Environmental Science, 2005, 17(5): 727-730.

      [8]Ye Q L,Yang X X,Li C L,et al.Synthesis of UV/NIR photocatalysts by coating TiO2shell on peanut-like YF3∶Yb,Tm upconversion nanocrystals[J].Materials Letters, 2013, 106: 238-241.

      [9]Auzel F.Upconversion and anti-stokes processes with f and d ions in solids[J].Chemical Reviews, 2003, 104: 139-174.

      [10]Chivian JS,CaseW E,Eden D D,et al.The photon avalanche:A new phenomenon in Pr3+-based infrared quantum counters[J].Applied Physics Letters, 1979, 35(2): 124-125.

      [11]宋峰,陳曉波,張光寅.摻稀土離子的上轉(zhuǎn)換光纖激發(fā)器[J].激光與光電子學(xué)進(jìn)展,1997(5):1-5.

      [12]楊建虎,戴世勛,姜中宏.稀土離子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光及研究進(jìn)展[J].物理學(xué)進(jìn)展,2003,23(3): 287-298.

      [13]杜海燕,楊志萍,孫家躍.上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料及發(fā)光效率研究及展望[J].化工新型材料, 2009,37(9):5-7.

      [14]Harts U, Gudel, Markus Pollnau.Near-infrared to visible photon upeonversion processes in lanthanide doped chloride,bromide and iodide lattices[J].Journal of Alloys and Compounds, 2000,303/304:307-315.

      [15]Dai K,Peng T,Chen H,et al.Photocatalytic degradation of commercialphoxim over La-doped TiO2[J].Environmental Science&Technology, 2009, 43(5): 1540-1545.

      [16]Wang Q,Xu S,Shen F.Preparation and characterization of TiO2photocatalysts co-doped with iron and lanthanum for the degradation of organic pollutants[J].Applied Surface Science, 2011,257(17): 767l-7677.

      [17]Nasir M,Xi Z,Xing M,et al.Study of synergistic effect of Ce and S codoping on the enhancement of visible-light photocatalytic activity of TiO2[J].The Journal of Physical Chemistry C,2013, 117(18): 9520-9528.

      [18]趙斯琴,郭敏,張梅.Y3+和Eu3+離子共摻雜TiO2納米材料的制備及其光催化性能[J].北京科技大學(xué)學(xué)報(bào),2012,32(2):355-359.

      [19]Wang J, Ma T, Zhang G, et al.Preparation of novel nanometer TiO2catalyst doped with upconversion luminescence agent and investigation on degradation ofacid red B dyeusing visible light[J].Catalysis Communications, 2007(8): 607-611.

      [20]Tang C N,Hou W Q,Liu E Z,et al.CeF3/TiO2composite as a novel visible-light-driven photocatalyst based on upconversion emission and itsapplication for photocatalytic reduction of CO2[J].Journal of Luminescence, 2014, 154: 305-309.

      [21]Obregón S, Colón G.Evidence of upconversion luminescence contribution to the improved photoactivity of erbium doped TiO2systems[J].This Journal is The Royal Society of Chemistry, 2012,48:7865-7867.

      [22]Hou D X,Goei R,Wang X P,et al.Preparation of carbon-sensitized and Fe-Er codoped TiO2with response surfacemethodology for bisphenol A photocatalytic degradation under visible-light irradiation[J].Applied Catalysis B: Environmental, 2012, 216:121-133.

      [23]Wang J, Li R H, Zhang Z H, et al.Efficient photocatalytic degradation of organic dyes over titanium dioxide coating upconversion luminescence agent under visible and sunlight irradiation[J].Applied Catalysis A: General, 2008(1/2): 227-333.

      [24]Hou D X,F(xiàn)eng L,Zhang JB,etal.Preparation,characterization and performance of a novel visible light responsive spherical activated carbon-supported and Er3+∶YFeO3-doped TiO2photocatalyst[J].JournalofHazardousMaterials, 2012, 199/200: 301-308.

      [25]Xu D X,Lian ZW,F(xiàn)u M L,et al.Advanced near-infrareddriven photocatalyst: Fabrication, characterization, and photocatalytic performance of β-NaYF4∶Yb3+,Tm3+@TiO2core@shell microcrystals[J].Applied Catalysis B: Environmental, 2013, 142/143:377-386.

      [26]Wang W,Ding M Y,Lu C H,et al.A study on upconversion UV-vis-NIR responsive photocatalytic activity and mechanisms of hexagonal phase NaYF4∶Yb3+,Tm3+@TiO2core-shell structured photocatalyst[J].Applied Catalysis B: Environmental, 2013, 144:379-385.

      [27]Zhang D S,Zhao D,Zheng K Z,et al.Synthesis and upconversion luminescence of NaYF4∶Yb,Tm/TiO2core/shell nanoparticles with controllable shell thickness[J].Journal of Nanoscience and Nanotechnology,2011,11:9761-9764.

      [28]Chakrabarti S,Dutta B K.Photocatalytic degradation of model textile dyes in wastewater using ZnO as semiconductor catalyst[J].Journal of Hazard Mater, 2004, 112(3): 269-278.

      [29]Gao JQ, Jiang R Z, Wang J, et al.The investigation of sonocatalytic activity of Er3+∶YAlO3/TiO2-ZnO composite in azo dyes degradation[J].Ultrason Sonochem,2011,18:541-548.

      [30]余長林,楊凱,余濟(jì)美,等.稀土 Ce摻雜對 ZnO結(jié)構(gòu)和光催化性能的影響[J].物理化學(xué)學(xué)報(bào),2011,27(2):505-512.

      [31]王愛華,車平,劉杰民.La-Ce共摻雜制備 La3+-Ce3+/ZnO及其對亞甲基藍(lán)的光催化降解[J].北京科技大學(xué)學(xué)報(bào),2013,35(8):1053-1057.

      [32]Gu Y Y,Li L K,Zhang W W,et al.Precipitation processes and luminescence properties of ZnO∶La3+,Li+nanoparticles[J].Journal of Central South University, 2013, 20: 332-336.

      [33]Lin L N,Li Y,Wang J,et al.The improvement of solar photocatalytic activity of ZnO by doping with Er3+∶Y3Al5O12during dye degradation[J].Russian Journal of Physical Chemistry A,2012,86(13): 2049-2056.

      [34]Guo X,SongW,Chen C,et al.Near-Infrared photocatalysis of[small beta]-NaYF4∶Yb3+,Tm3+@ZnO composites[J].Phys.Chem.Chem.Phys, 2013, 15: 14681-14688.

      [35]Guo X,DiW,Chen C,et al.Enhanced near-infrared photocatalysis of NaYF4∶Yb,Tm/CdS/TiO2composites[J].Dalton Trans,2014, 43:1048-1054.

      [36]Guo X Y,Chen C F,Yin SY,et al.The effect of phase structures on the near-infrared photocatalytic activity of NaYF4∶Yb3+,Tm3+/ZnOnanocomposites[J].Journalof Photochemistry and PhotobiologyA:Chemistry,2015,297:14-19.

      [37]Wang J, Li J, Xie Y P, et al.Preparation of Er3+∶YAlO3/ZnO coating compound by Sol-Gelmethod and photocatalytic degradation of organic dyes under sun light irradiation[J].Inorganic Materials, 2010, 46(4): 399-404.

      [38]Wang J,Xie Y P,Zhang Z H,et al.Photocatalytic degradation oforganic dyeswith Er3+∶YAlO3/ZnO composite under solar light[J].Solar Energy Materials and Solar Cells, 2009, 93: 355-361.

      [39]Gao JQ, Luan X Y, Wang J, et al.Preparation of Er3+∶YAlO3/Fedoped ZnO composite and investigation on solar light photocatalytic degradation of organic dyes[J].Physical Chemistry A,2011,85(11): 2020-2026.

      [40]郭玉瑋,丁永萍,聶魯,等.Er3+∶YAlO3/Fe或Co摻雜ZnO包覆物的制備及光催化活性研究[J].中國稀土學(xué)報(bào),2012,30(5):563-569.

      [41]段芳,張琴,魏取福,等.鉍系半導(dǎo)體光催化劑的光催化性能調(diào)控[J].化學(xué)進(jìn)展,2014,26 (1):30-40.

      [42]He R A,Cao SW,Zhou P,et al.Recent advances in visible light Bi-based photocatalysts[J].Chinese Journal of Catalysis,2014, 35 (7): 989-1007.

      [43]Cates E L,ChoM,Kim JH.Converting visible light into UVC:microbial inactivation by Pr (3+)-activated upconversionmaterials[J].Environ Sci Technol,2011, 45(8): 3680-3686.

      [44]Wang J,Tanner P A.Upconversion for white light generation by a single compound[J].Journal of the American Chemical Society,2010, 132(3): 947-949.

      [45]Xu H,Dai Z,Jiang Z.Luminescence characteristicsof ultraviolet upconversion from Er3+∶YAG crystalby Ar+laser (488 nm) excitation[J].The European Physical Journal D,2001,17:79-83.

      [46]Yang H G,Dai ZW,Sun ZW.Upconversion luminescence and kinetics in Er3+∶YAlO3under 652.2 nm excitation[J].Journal of luminescence, 2007, 124: 207-212.

      [47]Zhang Z J,Wang W Z,Yin W Z, et al.Inducing photocatalysis by visible light beyond the absorption edge:Effect of upconversion agent on the photocatalytic activity of Bi2WO6[J].Applied Catalysis B: Environmental, 2010, 101(1): 68-73.

      [48]Fan N Y,Chen Y J,F(xiàn)eng Q M,et al.Enhanced photocatalytic activity and upconversion luminescence of flowerlike hierarchical Bi2MoO6microspheres by Er3+doping[J].Materials Research Society, 2012, 27(11): 1471-1475.

      [49]Zhang Z J, Wang W Z, Zhou Y.Hydrothermal synthesis of a novel BiErWO6photocatalyst with wide spectral responsive property[J].Applied Surface Science, 2014, 319: 250-255.

      [50]Liu H,Luo M,Hu JC,et al.β-Bi2O3and Er3+dopedβ-Bi2O3single crystalline nanosheetswith exposed reactive{001}facets and enhanced photocatalytic performance[J].Applied Catalysis B:Environmental, 2013, 140/141: 141-150.

      [51]Yang W,Tan JQ,Ren H J,et al.The upconversion and enhanced visible light photocatalytic activity of Er3+-doped tetragonal BiVO4[J].RSC Advances, 2015(5):7324-7329.

      [52]Zhang L,WangW Z,Sun SM,et al.Photocatalytic activity of Er3+,Yb3+doped Bi5O7I[J].Catalysis Communications, 2012, 26:88-92.

      [53]AdhikariR,GyawaliG,Cho SH,etal.Er3+/Yb3+co-doped bismuth molybdate nanosheets upconversion photocatalystwith enhanced photocatalytic activity[J].Journal of Solid State Chemistry, 2014,209:74-81.

      [54]Zhang Y F, Selvaraj J, Sillanp??J, etal.Enhanced solar photocatalytic activity of Er3+∶YAlO3-loaded BiPO4composite[J].Journal of Industrialand Engineering Chemistry,2015,24:161-165.

      [55]Zhang Z J, WangW Z, Xu J, et al.Enhanced photocatalytic activity of Bi2WO6doped with upconversion luminescence agent[J].Catalysis Communications, 2013, 13: 31-34.

      [56]Huang SQ,Zhu NW,Lou Z Y,et al.Near-infrared photocatalysts of BiVO4/CaF2∶Er3+,Tm3+,Yb3+with enhanced upconversion properties[J].The Royal Society of Chemistry, 2014(6): 1362-1368.

      [57]Sun Y Y, Wang W Z, Sun S M, et al.NaYF4∶Er,Yb/Bi2MoO6core/shell nanocomposite:A highly efficient visible-light-driven photocatalyst utilizing upconversion[J].Materials Research Bulletin,2014, 52: 50-55.

      [58]Ma YM,Liu H L,Han ZZ,etal.Raman scatteringand plasmonic photocatalysis of single particlesof NaYF4∶Yb,Er@Ag under nearinfrared laser excitation[J].This Journal is The Royal Society of Chemistry, 2014, 139: 5983-5988.

      [59]Li CH, Wang F, Zhu J, et al.NaYF4∶Yb,Tm/CdS composite as a novel near-infrared-driven photocatalyst[J].Applied Catalysis B:Environmental, 2010, 100: 433-439.

      [60]Adhikari R,GyawaliG,Kim TH,etal.Synthesis of Er3+loaded barium molybdate nanoparticles:A new approach for harvesting solar energy[J].Materials Letters, 2013, 91: 294-297.

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