玻璃基底上La_1_x_Sr_xMnO_3纳米薄膜的制备及光催化(2)

1438无机化学学报第26卷

的光催化过程，均向人们展示了此类型氧化物诱人的应用前景[2]。相对于TiO2、ZnO等薄膜材料，在光催化剂的设计上，钙钛矿型复合氧化物无疑为研究者提供了更大的便利，它通过A位掺杂或B位替换获得不同能隙的、响应不同波长的半导体光催化剂[3。因此将纳米薄膜材料的制备技术和分析手段应用到钙钛矿型复合氧化物的研究领域，将极大地促进其在电催化、光催化等方面的实际应用。

纳米钙钛矿型氧化物薄膜的制备是一项成熟但复杂的技术，几乎所有的薄膜制备技术都可以成功应用到钙钛矿型氧化物薄膜上。常用的制备方法有反应溅射法、溶胶-凝胶法、脉冲激光沉积(PLD)和化学气相沉积(CVD)等。同其他方法相比，溶胶-凝胶法主要具有以下优点：(1)可通过简单的设备在大的、形貌复杂的不同材料的衬底上成膜；(2)可获得均匀的多组分氧化物膜和特定组分的不均匀薄膜；

气气氛中对薄膜的前驱体凝胶进行差热-热失重分析实验。从20℃开始，以10℃·min-1的升温速率持续升温到1000℃，根据放热峰和吸热峰出现的温度确定物料的焙烧制度；采用美国默飞公司EQ55+

FRA106型傅立叶变换红外光谱仪测定了产物的结构，室温下采用KBr压片。使用D/max-2500/pc型X射线衍射仪(CuKα辐射，经Kα2剥离处理，λ=0.15406nm，石墨单色器，闪烁计数器，工作电压为40kV，电流为100mA，扫描范围2θ为10°~100°)分析样品的相结构；采用日立S-4800场发射扫描电子显微镜(加速电压15kV,电流10μA)观察了薄膜的

颗粒尺寸和表面形貌。

采用水溶性染料酸性红A，对制备出的纳米钙钛矿薄膜的光催化性能进行测试。将制备出的薄膜垂直浸入到200mL，20mg·L-1的染料溶液中，浸入的膜面积为2.5cm×4cm，溶液上方悬挂250W紫外线高压汞灯，灯液距离为20cm。每隔1h，将溶液稀释至200mL，取样一次，采用WFZ-26A型双光束紫外可见分光光度计于染料最大吸收波长处测其吸光度，计算脱色率D。根据此数值作出D-t的曲线，并根据不同时间的吸光度，作出lnC-t的动力学曲线。

(3)很容易引入微量元素，掺杂改性，有效地控制薄

膜成分及微观结构[4-5]。

本工作采用溶胶-凝胶法结合浸泽提拉技术在玻璃基底上制备出了多层La1-xSrxMnO3(x＝0、0.1、0.2、

0.4)纳米薄膜。经FTIR、XRD和FESEM分析，薄膜样品具有钙钛矿晶型结构，其粒径在30nm左右。将该薄膜引入光催化领域，对水溶性染料酸性红A进行了光催化降解实验，实验结果表明当Sr的掺杂量为x=0.2时，在9h内对染料的脱色率达到了96%。

2

2.1

结果与讨论

热分析结果

1

1.1

实验部分

薄膜的制备

按照化学计量比准确称取0.1mol·L-1的所需

LaMnO3薄膜的差热-热重曲线如图1所示。图

1表明氧化物在开始加热后缓慢失重，200℃之前主要为游离水的挥发，200~270℃迅速失重，是结晶水失去的吸热过程；在300℃左右，由于游离态柠檬酸

的燃烧，对应一较小的放热过程，之后失重有所减缓；在400℃左右对应柠檬酸配合物及硝酸盐的分解，这一过程进行迅速，放出大量的热；至570℃，有

各种金属元素的硝酸盐溶液，依次加入柠檬酸、分散剂烷基酚聚氧乙烯醚复合物(OP-10)，粘合剂聚乙烯醇(PVA)和增塑剂聚乙二醇(PEG)。通过向初始溶液中滴加氨水调节其pH值，然后将溶液于80℃时恒温搅拌3h，获得均匀、透明的浅黄色溶胶，静置

24h后拉膜。采用洁净的玻璃片在上述的溶胶中浸泡60s后以2mm·s-1的速率竖直提拉，待自然风干10min后，在烘箱中100℃烘干。在空气气氛下于电阻炉中400℃焙烧1h，然后以10℃·min-1的升温速率升温到600℃，并在该温度下保持10min，重复浸涂和热处理过程几次，最后一层于600℃下焙烧20min，将样品随炉体冷至室温后即得产物。1.2薄膜的表征

应用日本岛津公司DTG-60A热重分析仪在空

图1LaMnO3的DTA/TG曲线DTA/TGcurvesofLaMnO3

Fig.1