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1．引言
TiO2光催化剂具有光催化活性高、化学性质稳定、降解有机物彻底和不引起二次污染等优点 [1-4]，因而在空气净化和污水处理等领域得到了广泛的关注。但是，TiO2电子和空穴易复合，光催化效率低，带隙较宽，只能被紫外光激发，太阳能利用率低[5]。针对该问题，研究人员采用了多种手段对纳米TiO2进行改性, 其中过渡金属离子掺杂是一种有效的改性方法[6] , 如在TiO2体系中掺杂Fe、Cr、Co、V等离子，已被证实可以提高其可见光响应光催化活性[7-12]。Anpo[13] 等认为加入金属离子可取代Ti4+离子，减小禁带宽度，从而使TiO2在可见光区域有吸收。
本研究分别以MnSO4?H2O和MnC2O4?4H2O为锰源，采用水热法制备Mn掺杂的TiO2光催化剂。通过X-射线衍射光谱（XRD）和紫外-可见光吸收光谱（UV-vis）对其进行表征。以罗丹明B为目标污染物进行光催化活性考察，探讨不同锰源和锰掺杂量对Mn-TiO2光催化剂的催化性能的影响。
2．实验
2.1 催化剂的制备
以 MnSO4?H2O 为锰源制备Mn-TiO2（Mn-TiO2-S 系列）：把3.4 g 钛酸丁酯（TNB）溶解在30 mL 无水乙醇中，加入一定量的MnSO4?H2O 进行强烈搅拌直至溶液完全透明，记为溶液A；把一定量的蒸馏水（根据摩尔比(Mn+Ti):H2O=1:4 确定加入量）溶解在20 ml 乙醇中，形成溶液B；将B 缓慢滴入A 中，静置陈化24 h 后，转入180 °C 高温高压反应釜中反应12 h，再进行洗涤，110°C 干燥，即得所需样品。其中制备的Mn/Ti（摩尔比）分别为1：
400、1：200、1：100 和1：50 的样品分别记为Mn-TiO2-S-400、Mn-TiO2-S-200、Mn-TiO2-S-100和Mn-TiO2-S-50。
以MnC2O4·4H2O 为锰源制备的Mn-TiO2（Mn-TiO2-C 系列）: 将MnC2O4·4H2O 替代上述实验中的MnSO4?H2O，其他步骤相同，制得样品分别记为Mn-TiO2-C-400、Mn-TiO2-C-200、Mn-TiO2-C-100 和Mn-TiO2-C-50。 （科教作文网http://zw.nseac.com编辑发布）
2.2 催化剂的表征
UV-Vis光谱在日本岛津UV2550PC型紫外可见分光光度计上测得。X-射线衍射光谱（XRD）在德国Bruker D8 Advance仪器上测定，应用Cu Ka射线，λ=0.154056 nm，管电压40kV，管电流40 mA，扫描角度范围2θ：20°～65°，扫描速率2°/min，根据Scherrer公式计算催化剂的平均粒径D，D＝K1λ/(β1/2 cosθ) 式中：D为粒径，K1为晶体的形状因子，取0.89，β1/2为半峰宽（弧度），θ为衍射角。锐钛矿相含量采用公式A% = 100×I A/ (I A+ 1.265×I R) 计算，其中I A 和I R分别表示锐钛矿相(101面) 和金红石相(110面) 的峰强。
2.3 催化剂活性测试
在自制光催化反应器中进行光催化降解实验，以500 W卤钨灯（LZG 220V 500 W型，佛山电器照明股份有限公司）为光源，距离反应器约10 cm，光源与反应器之间置一滤光片，截掉波长小于420 nm的光。将0.05 g催化剂加入到50 ml浓度为1.0×10-5 mol/L的罗丹明B溶液中，超声分散10 min，然后将料液置于暗室中搅拌0.5 h，确保样品表面吸附达到吸附-脱附平衡后，在光照下搅拌进行反应。每隔30 min取样，用孔径0.45 μm的滤膜过滤，用UNICO 2800型紫外-可见分光光度计测定滤液在λ=554 nm处的吸光度，根据溶液浓度与吸光度成正比可计算不同反应时间的罗丹明B溶液浓度和降解率。
3．结果与分析
3.1 样品XRD
分析图1和图2分别为以MnSO4·H2O和MnC2O4·4H2O为锰源制备的Mn-TiO2的XRD图谱。从图1和图2可以看出，以两种锰源制备的Mn-TiO2都出现了TiO2锐钛矿特征衍射峰，没有发现金红石相衍射峰，而且随掺杂量的减小，在2θ=25.3°处的峰变尖锐且高，即形成的锐钛矿的晶型愈好。图中未发现Mn氧化物的衍射峰，这可能是由于离子分散均匀且掺杂量较小、低于检测下限的缘故。