۰۲/۲۳

 

۴۳/۱۵

 

۹۱

 

۹

 

TSC₆-2h-575

 

 

 

۱۰۳/۴۴

 

۹۲۴/۵۹

 

۰۵۹/۳

 

۴۲۶/۴

 

۰۱/۳۲

 

—

 

۱۰۰

 

—

 

TSC₆-2h-675

 

 

 

۹۶۱/۲۹

 

۸۰۶/۵۹

 

۰۵۳/۳

 

۴۲۶/۴

 

۱۲/۴۷

 

—

 

۱۰۰

 

—

 

TSC₆-2h-775

 

 

 

۴-۳-۸ بررسی طیف UV-Vis و محاسبه باند ممنوعه
نتایج حاصل از طیف UV-Vis تیتانیای خالص و تیتانیا همراه با دوپنت در شکل ۴-۱۰ نشان داده شده است. دوپ شدن فلزات در شبکه تیتانیا منجر به ایجاد یک سطح انرژی جدید مربوط به دوپنت در داخل باند ممنوعه تیتانیا می­ شود [۱۳۸-۱۳۶]. همان­گونه که مشاهده می­ شود با افزودن دوپنت سریم در ساختار تیتانیا، لبه­ی جذب افزایش قابل توجهی به سمت امواج نور مرئی داشته است. تیتانیا بدون دوپنت در ناحیه نور مرئی
(>400 نانومتر) جذبی ندارد ولی در نمونه­ دوپ شده با سریم یک شیفت پیک قرمز^[۶۷] از لبه­ی جذب و افزایش قابل توجه جذب نور در طول موج مربوط به محدوده­ نور مرئی را شاهد هستیم. CeO₂ یک نیمه هادی نوع n با باند ممنوعه حدوداً eV2/3 می­باشد [۱۴۰،۱۳۹]. بنابراین جذب در محدوده­ ۵۰۰-۴۰۰ نانومتر برای کاتالیست Ce-TiO₂ را نمی­ توان به Ce₂O₃ نسبت داد. انتقال بین CeO₂ و Ce₂O₃ می ­تواند تحت شرایط اکسایش و کاهش تحقق یابد. اگرچه یونCe³⁺ دارای یک الکترون نوری فعال در اوربیتال ۴f می­باشد که دارای یک حالت برانگیخته ۴f_5/2 و ۴f_7/2 است، ولی جذب در محدوده نور مرئی نمی­­تواند تنها به انتقال ۴f-4f نسبت داده شود چون این انتقال در ناحیه نور فروسرخ، رخ می­دهد.

شکل ۴-۱۰: طیف جذب UV-Vis پودر تیتانیای خالص و همراه با دوپنت.
جذب نور برای Ce-TiO₂ می ­تواند به دو طریق ایجاد شود [۱۲۴]:

 

 

• هنگامی­که یک الکترون فوتونی با انرژی بیش­تر از (E_Ce-4f - E_V) دریافت می­ کند و می ­تواند از باند ظرفیت به تراز ۴f سریم برانگیخته شود.

 

 

 

• الکترون می ­تواند از پایین­ترین سطح^[۶۸] از Ce₂O₃ به تراز ۴f برانگیخته شود.

 

 

شیفت پیک قرمز برای Ce-TiO₂ و جابجایی­های احتمالی الکترون، در معادلات ۴-۱ و ۴-۲ نشان داده شده است. بنابراین حضور تک الکترون در تراز ۴f سریم می ­تواند نقش بسزایی در تولید جفت الکترون-حفره در ناحیه مرئی داشته باشد. این امر می ­تواند منجر به شیفت پیک قرمز در نمونه­ تیتانیا-سریم باشد [۱۲۴].

 

 

(۴-۱)

 

Ce – TiO₂ + hν e^- + h⁺

 

 

 

(۴-۲)