LaCoO3晶格結構內外M g的同步改性及其光催化性能

孫慧華 楊漢培 崔素珍 聶 坤 吳俊明

(河海大學環境學院，淺水湖泊綜合治理與資源開發教育部重點實驗室，南京210098)

LaCoO3晶格結構內外M g的同步改性及其光催化性能

孫慧華 楊漢培＊崔素珍 聶 坤 吳俊明

(河海大學環境學院，淺水湖泊綜合治理與資源開發教育部重點實驗室，南京210098)

運用溶膠-凝膠法同步獲得了LaCoO3鈣鈦礦晶格結構內Mg2+的摻雜改性及晶格結構外MgO的異質結復合改性。觀察到了同步改性后LaCoO3催化劑上水體羅丹明B(RhB)光催化降解活性的顯著提升，相同實驗條件下最適Mg含量改性LaCoO3上RhB的降解率從原始LaCoO3的58%顯著提升至98%，表觀一級動力學常數為改性前催化劑的4.5倍。運用X射線衍射(XRD)、氮氣低溫吸附-脫附(BET法)、掃描及透射電子顯微鏡(SEM,TEM)、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、X光電子能譜(XPS)、紫外-可見漫反射(DRS)及光致發光光譜(PL)等分析和表征系統探討了改性前后催化劑的理化特征。結果表明，約10%Co3+晶格結點可為Mg2+摻雜取代而LaCoO3鈣鈦礦結構基本保持不變，適量Mg2+對Co3+的摻雜取代可形成晶格畸變和雜質能級、衍生Co4+及促進溶氧吸附從而有利于RhB的光催化降解，過量摻雜的Mg則可能成為光生載流子復合中心從而不利于RhB的去除。適量MgO異質結復合改性LaCoO3一方面賦予復合催化劑較大表面積，利于RhB富集，也賦予豐富的表面羥基利于光生電子的捕獲并衍生活性羥基自由基；另一方面還可能通過LaCoO3與MgO異質結間電子的躍遷和流動以及晶格氧空位抑制光生載流子的復合，提高復合催化劑的光量子效率。

LaCoO3；摻雜；異質結；光催化；羅丹明B

0 引言

近年來，隨著我國各類有機廢水的增多，催生了多種新型水污染治理技術。其中較為重要的是借助電、磁、聲、光等激發，衍生活性自由基物種(如·OH)，引發有機物分子的鏈反應而降解的高級氧化過程(advanced oxidation process，AOPs)[1]。AOPs中基于半導體材料上的光催化氧化技術，能利用光致活性載流子(空穴和電子衍生的活性自由基)廣譜、高效礦化去除各類污水中的有機物，并可望在顯著降低處理成本上形成突破。

目前國內外研究較多的是基于納米TiO2的光催化技術[2]，但近年來ABO3鈣鈦礦型復合氧化物因其獨特的理化性能，特別是其可在較大范圍內摻雜或復合改性以調變其性能，而其基礎結構卻穩定、可控，因而在光解水制氫、催化降解水體污染物等領域的嘗試正成為半導體光催化領域研究的熱點[3]。鈣鈦礦結構復合氧化物種類較多，但ABO3組成中A位主要為稀土或堿金屬元素，B位則主要為過渡金屬元素。當A或B位離子被部分取代時，一般可導致晶格空位或B位離子變價從而調變其性能[4]。另外，鈣鈦礦型催化劑的改性還可包括貴金屬沉積[5]、半導體耦合(異質結)[6]及負載[7]等。

近來有研究表明鈣鈦礦結構LaCoO3在光催化降解水體污染物方面呈現良好性能。傅希賢等[8]運用溶膠-凝膠法制備LaCoO3并觀察到了降解污染物的紫外光激發活性。進一步地，Sun等[9]以Mg摻雜改性LaCoO3，觀察到其對CO光催化氧化活性的提升。Demirci[10]及Mageshwari[11]等的實驗表明溶膠-凝膠法制備的MgO盡管禁帶寬但具有豐富的內部缺陷，可用于對LaCoO3的異質結復合。但總體而言，已有研究實驗條件下LaCoO3及其改性催化劑的光量子效率不高，改性體系組成、結構及與性能的關聯尚不清晰，且基于我們的了解，尚沒有對LaCoO3晶格結構內外實現同步改性的研究報道。

本文在合成鈣鈦礦結構LaCoO3基礎上，運用溶膠-凝膠法以Mg(NO3)2為前驅物，嘗試對LaCoO3晶格內Mg2+摻雜及晶格外MgO異質結復合同步改性，運用多種表征和分析，系統探討復合體系組成、結構及與光催化性能的關聯，深入了解改性的促活機制，為進一步研發具有實用前景的光催化技術提供有益參考。

1 實驗部分

1.1 催化劑制備

催化劑制備中各類前驅物均為市售分析純試劑，實驗用水為去離子水。

對于LaCoO3的晶格內Mg摻雜，根據關系式LaCo1-xMgxO3的計量關系按不同x(x=0～0.5)值計算和稱取相應La(NO3)3·6H2O、Co(NO3)2·6H2O、Mg(NO3)2·6H2O，同時稱取與陽離子總物質的量之比為1∶1的檸檬酸，以適量去離子水充分溶解后，于磁力攪拌下滴加氨水(30%，w/w)調節溶液pH值為8.0，混合液于80℃水浴溫度下繼續磁力攪拌3 h以使溶液充分溶膠化，溶膠化樣品進一步置于110℃下12 h凝膠化，后于空氣氣氛中分別在400℃及750℃下焙燒4 h以分別去除有機物和充分晶化。

對于LaCoO3的MgO異質結復合，按折算的MgO占復合樣品(LaCo0.9Mg0.1O3+MgO)質量分數為6%、13%、19%及24%分別計算和稱取相應試劑，制備程序和條件與摻雜制備相同，樣品記為LaCo0.9Mg0.1O3-MgO(y)，y=6%，13%，19%，24%。

1.2 催化劑表征

采用D8 Advance(Bruker，德國)X射線衍射儀測定催化劑物相及估算晶粒平均尺寸，Cu Kα射線源(λ=0.154 18 nm)，Ni片濾波，工作電壓40 kV，工作電流30mA，掃描速度2°·min-1，掃描范圍10°～80°。樣品經300℃，101.325 kPa下預處理，采用ASAP 2020(Micromeritics，美國)全自動比表面積及孔徑分析儀在-196℃下氮氣低溫吸附-脫附，BET法計算

催化劑比表面積。采用S-4800(Hitachi，日本)掃描電子顯微鏡及JEM-2100CX(JEOL，日本)透射電鏡觀察催化劑表面形貌、微結構、能量譜(EDS)和選區電子衍射(SAED)。采用Nexus 870(Nicolet，美國)傅里葉變換紅外光譜儀獲取樣品的FT-IR光譜，KBr壓片，掃描范圍4 000～400 cm-1，分辨率0.5 cm-1。采用PHI 5000(Ulvas-Phi，日本)X射線電子能譜儀記錄樣品的光電子能譜(XPS)，操作電壓13 kV，電流28 mA，單色化Al Kα(1 486.6 eV)激發源。譜圖以XPSPEAK軟件以復合Lorentzian-Gaussian方程進行峰型擬合，Shirley基線。采用帶PELA-1020積分球附件的UV-2501PC紫外-可見光譜儀(Shimadzu，日本)，并采用由儀器商提供的標準空白樣(BaSO4)作參比，將相同重量(約0.2 g)樣品相同壓力下壓片，記錄漫反射光譜(DRS，掃描范圍200～800 nm，空氣氣氛)，并通過Kubelka-Munk方程轉換為吸收光譜。采用UV-3600(Shimadzu，日本)熒光分光光度計記錄光致發光光譜(PL)，激發波長300 nm。

1.3 催化劑光催化活性測試

在帶有冷卻夾套的玻璃容器中放置RhB及催化劑濃度分別為20及100 mg·L-1的混合液100 mL，容器連接25℃恒溫水浴，磁力攪拌1 h以使溶液達到吸附平衡后開啟光源(125 W汞燈，GGZ-25，上海亞明飛亞電器公司)并置于容器上方5 m。反應液按設定間隔時間取樣，樣品經離心分離去除固狀物，離心液以V-5100可見分光光度計(上海元析儀器公司)于λ=554 nm處檢測其吸光度(取平行測定均值)，通過標準曲線換算為RhB濃度并計算降解率。

2 結果與討論

2.1 催化劑的組成及微觀結構特征

Mg對LaCoO3晶格內外改性樣品的XRD表征結果如圖1所示。實驗條件下制備的LaCoO3呈現典型單一鈣鈦礦晶相結構特征(PDFNo.25-1060)。對于LaCoO3晶格內Mg摻雜改性樣品，x值為0.02、.04、0.06、0.08及0.10所對應樣品的圖與單純LaCoO3(x=0)XRD圖基本一致(x=0.02、0.04及0.08的樣品的XRD未列出)，據此，可初步推測Mg2+能夠占據Co3+晶格結點進入LaCoO3晶格。值得注意的是，當x值增至0.20時，所對應樣品上觀察到了明顯MgO晶相結構信息(PDF No.78-0430)，由此可推測Mg2+的最大摻雜量約對應于x=0.10，形成的摻雜復合氧化物組成可表示為LaCo0.9Mg0.1O3，這與類似研究報道的結果相近[12]。按此組成，制備中按nLa∶nCo∶nMg=1∶0.8∶0.2計量比混合時，La將少許過量，這為x=0.2的樣品上觀察到微弱La2O3晶相信號(PDF No.22-0369)所證實。在不同質量比的LaCoO3晶格外MgO異質結改性樣品的XRD上觀察到了基本一致的信號圖，圖1中僅列示了13%MgO復合樣品的XRD圖(最適比例)，指明樣品為LaCo0.9Mg0.1O3和MgO的混合晶相。

圖1 樣品的XRD圖Fig.1 XRD patterns of different samples

圖2 不同催化劑的XRD高分辨衍射最強峰Fig.2 High resolution of strongest diffraction peaks of different samp les

已知Mg2+(0.072 nm)半徑大于Co3+(0.065 nm)，若一定量Mg2+占據Co3+晶格位置后可能導致原CoO6八面體因晶面間距d增加而發生一定程度畸變。根據Bragg方程(2d sinθ=nλ)，隨摻雜量增加，衍射峰應向小角度偏移，這由圖2所示的樣品高分辨

最強衍射峰得到驗證。可以看出，隨x值增大，各樣品最強峰逐漸向小角度位移，至摻雜飽和后(x= 0.10)，位移消失。x=0.20對應樣品的峰形異化，可能是由于該計量比下雜質La2O3位于2θ=33.5°衍射峰疊加所致。

表1 催化劑晶格及表面特征參數Table 1 Lattice and surface characteristic parameters of the catalysts

由表1列示的根據Bragg公式估算的晶胞參數、根據Scherrer方程估算的晶粒平均直徑及BET比表面積結果可以看出，晶胞常數c隨Mg2+的摻雜漸次增加，這與c方向上晶面間距增加一致。隨Mg2+摻雜及MgO的異質結復合，晶粒直徑漸降，表明兩種作用均可一定程度上抑制晶粒長大。SBET顯示因摻雜導致的晶粒減小導致比表面積少許增加，而MgO異質結復合對表面積增加貢獻較大。

圖3 催化劑的紅外光譜譜圖Fig.3 FT-IR spectra of the catalysts

圖4 摻雜改性前后LaCoO3樣品的高分辨XPS譜圖Fig.4 High resolution XPS spectra of pristine and doped LaCoO3

上述結構的推測為FT-IR的結果進一步驗證，由圖3所示的結果可以看出，改性催化劑樣品上觀察到微弱的Mg-O振動信號[13]。值得注意的是，相對于單純LaCoO3，表征Co-O拉伸(約595 cm-1)及彎曲振動(約428 cm-1)的吸收峰[9]向低波數明顯位移，伴隨其在LaCo0.9Mg0.1O3-MgO(13%)樣品上吸收峰的減弱，這顯然應與Mg2+摻雜導致的CoO6八面體畸變[9]及MgO的異質結包覆相關。圖中約3 430及1 635 cm-1吸收峰分別歸屬為表面羥基的拉伸和彎曲振動，約1 400 cm-1處信號系樣品表面吸附CO2所致

的羰基吸收峰[14]。

表2 摻雜改性前后LaCoO3催化劑中的氧特征Table 2 Details of oxygen in pristine and doped LaCoO3

圖5 LaCo0.9Mg0.1O3-MgO(13%)的SEM及TEM圖像Fig.5 Typical SEM(a),SEM-EDS images(b～e),TEM(f),HRTEM(g)and SAED pattern(h)of LaCo0.9Mg0.1O3-MgO(13%)

圖4 所示為摻雜改性前后Co及O的高分辨XPS譜圖，可見單純LaCoO3中Co呈現單一Co3+形態[15]，而改性后樣品中位于約785.2 eV的Co2p3/2和約796.8 eV的Co2p1/2可歸屬為Co4+[16]，這可歸因于摻雜離子Mg2+價態低于Co3+，為保持電中性，晶格中部分Co3+發生變價。單純LaCoO3觀察到兩類氧信號，可分別歸屬為晶格氧(約528.8 eV，Co-O)和表面氧(約531.0 eV，吸附氧)[17]。相比較而言，改性催化劑譜圖上位于約529.8 eV處的峰可歸屬于晶格Mg-O[18]，上述結果與XRD及FT-IR的結論一致。值得注意的是，相比于單純LaCoO3，摻雜改性樣品中表面氧信號明顯加強，表明Mg2+的引入可能有利于表面吸附氧增加。2種催化劑中氧的詳細信息列示于

表2。

LaCo0.9Mg0.1O3-MgO(13%)樣品的SEM及TEM觀察結果示于圖5。由圖5a可以看出，LaCo0.9Mg0.1O3表面呈現局部斑點，推測可能來自于MgO的分布(由對應XRD表征估算的MgO晶粒直徑約為14.2 nm)。由圖5b～e所示的元素分布圖可見La、Co、Mg及O元素于樣品中均勻分布，從而推測Mg的摻雜分布和MgO的分散整體上呈均勻狀態。

圖5f進一步驗證了MgO于LaCo0.9Mg0.1O3表面的分散，其高分辨TEM(圖5g)圖上清晰觀察到LaCoO3(110)、(012)及MgO(200)對應的晶面間距分別為0.278、0.390及0.211 nm。值得注意的是，該LaCoO3(110)及(012)晶面間距較PDF No.25-1060所示的晶面間距0.272及0.382 nm略大，這與XRD表征中關于Mg的摻雜導致LaCoO3晶面間距增大的推測一致。進一步地，可以觀察到LaCo0.9Mg0.1O3與MgO間有較明顯的界面(圖5g中曲線所示)，清晰表明兩種材料間異質結的形成。圖5 h所示的SAED清楚觀察到LaCoO3(012)、(110)、(202)和(214)晶面及MgO(200)、(222)晶面的電子衍射環(由內至外環1、2、3、5及環4、6)[19-20]，這與上述XRD表征結果高度吻合。

2.2 催化劑的光催化性能

將上述Mg2+改性LaCoO3催化劑用于光催化降解RhB，活性結果分別示于圖6、7。對于Mg2+的LaCoO3晶格摻雜系列樣品，由圖6結果可以看出，未摻雜LaCoO3在實驗條件下降解RhB活性較差，3 h內RhB的降解率約為58%，而少量Mg2+的摻雜引入能夠明顯提升其光催化活性。較低摻雜水平下，催化劑的光活性隨Mg2+摻雜量增大而增加，當催化劑組成達到LaCo0.94Mg0.06O3時，RhB降解率達極大(約91%)。隨后，隨Mg2+摻雜量的進一步增加，催化劑活性漸降，表明Mg2+對LaCoO3過量摻雜(x>0.06)不利于其上RhB的光催化降解。

圖6 催化劑LaCo1-xMgxO3的RhB光催化降解活性Fig.6 Photocatalytic degradation of RhB on LaCo1-xMgxO3

圖7 催化劑LaCo1-xMgxO3-MgO(y)的RhB光催化降解活性Fig.7 Photocatalytic degradation of RhB on LaCo1-xMgxO3-MgO(y)

圖8 催化劑上RhB光催化降解的表觀一級動力學擬合結果Fig.8 Apparent firstorder kinetic fitting of the degradation of RhB on the catalysts

由上文2.1部分的結果可知，LaCoO3晶格內Mg2+最大摻雜量約對應于LaCo1-xMgxO3表示式中的x=0.10，過量的Mg以MgO存在，與LaCo0.9Mg0.1O3形成異質結復合相。由圖7所示結果可見，MgO的同步復合，一方面能夠一定程度上提高復合體系對RhB的吸附，同時，可在最適摻雜催化劑基礎上進一步提高RhB的光催化劑降解率，當MgO復合量為復合體系的13%，復合催化劑的活性達極大，對應的RhB降解率約98%。此后，隨MgO復合量的進一步增加，催化劑活性降低。

嘗試以表觀一級動力學線性方程：ln(C0*/Ct)=kt，對圖6、7中表示的2個最適摻雜和同步復合改性

催化劑活性結果進行線性擬合并與單純LaCoO3的結果比較，式中C0*及Ct分別為吸附平衡后開啟光源(圖6、7中t=0)及反應至t時刻的RhB濃度(mg· L-1)，結果如圖8所示。各線性擬合的相關系數表明不同催化劑上RhB的降解均符合一級反應動力學特征。由直線斜率獲得的獨立于暗吸附反應的一級動力學速率常數表明，最適晶格摻雜催化劑及最適晶格內摻雜和晶格外同步復合催化劑的k值分別是單純LaCoO3的2.69和4.45倍。

2.3 Mg改性對LaCoO3的促活機制

2.3.1 Mg2+對LaCoO3的晶格內摻雜

Mg2+摻雜能一定程度抑制LaCoO3的晶粒長大和團聚，有利于其比表面積增加，從而有利于其光活性增強。但從表1及圖5結果可知這方面的效應不明顯，Mg2+摻雜的促活更有可能與摻雜催化劑的微結構特征相關。

一方面，Mg2+部分取代Co3+占據其晶格結點，由XRD表征結果可知催化劑的晶格發生畸變。畸變區域電子的束縛作用減弱，易于被激發至導帶[21]，從而產生較多強氧化性空穴及導帶電子衍生的活性自由基參與RhB的氧化。同時，摻雜Mg2+作為P型半導體的受主雜質[12]，在臨近LaCoO3價帶位置產生淺受主能級，該能級區域空穴濃度遠大于電子濃度[12]，光激發下，空穴掙脫雜質原子束縛向LaCoO3價帶轉移，在價帶產生更多空穴。淺受主能級可捕獲但無法束縛由價帶遷躍電子，電子繼續分級躍遷，分級躍遷能量小于直接躍遷[23]。上述兩種作用的結果使摻雜LaCoO3相比于單純LaCoO3能產生濃度更高的光生載流子。

另一方面，低價態Mg2+取代Co3+導致摻雜體系整體電荷不平衡，為保持電中性，Mg2+對LaCoO3的摻雜可能導致：(1)晶格中部分Co3+變價至Co4+，這已為前述XPS結果所證實(見圖4)。Co4+可直接參與RhB的氧化或捕獲電子抑制載流子的復合[9]。(2)晶格氧空位生成，氧空位有利于電子捕獲和溶解氧吸附[17]，吸附的溶解氧進一步有利于電子捕獲并衍生活性自由基物種，后者亦為前述XPS結果(圖4及表2)所驗證。(3)晶格Co3+空位。陽離子空位區域電子密度高，因對價帶激發電子的排斥而利于其傳遞并與空穴分離[15]。

文獻結果表明金屬離子的摻雜一般存在最適量[23]，這與前述圖6所示結果一致。摻雜量較小，雜質能級中捕獲載流子的陷阱少；但摻雜量過大，生成的氧空位有序化，有序化的氧空位的氧吸附及運輸能力弱于無序化氧空位[24]。且過多的雜質能級能成為電子-空穴對的復合中心[25]。

圖9 LaCoO3和LaCo0.9Mg0.1O3-MgO(13%)的漫反射光譜Fig.9 Diffuse reflectance spectra of LaCoO3and LaCo0.9Mg0.1O3-MgO(13%)

2.3.2 MgO對LaCoO3的晶格外同步異質結復合

表1表明MgO對LaCo0.9Mg0.1O3晶格外異質結復合，一定程度上增大了復合體系的比表面積，從而有利于RhB的吸附(圖7所示)，更為重要的是，已有類似研究工作表明[26]，MgO雖系典型寬禁帶半導體(5.6 eV)，但MgO存在豐富缺陷，包括氧空位、F-中心(氧空位為雙電子占據)、F+-中心(氧空位被單電子占據)[11]。這些缺陷以缺陷能級形式存在于MgO的禁帶能級[10]。光激發下，光生載流子易在異質結復合材料不同能帶間躍遷流動，從而利于載流子的分離和光量子效率的提升。此外，MgO存在豐富的表面羥基[11]，而一般認為表面羥基系空穴的主要捕獲劑[23]，能夠迅速捕獲空穴，抑制其與電子復合彌散，同時衍生活性氧物種參與RhB的氧化。而過量的MgO包覆于LaCo0.9Mg0.1O3表面會遮擋光對其激發，同時也可能成為光生載流子的復合中心[26]。

對于LaCoO3晶格內外Mg改性的促活機制，基于上述分析，究其實質而言，主要表現為對光生載流子生成的促進和復合的抑制。

光生載流子生成的促進可能反映在改性催化劑的光譜響應特征上。圖9所示為改性前后催化劑的紫外-可見漫反射光譜轉換的吸收光譜，可見相比于單純LaCoO3，最適Mg含量改性LaCoO3在紫外(小于380 nm)及可見光區域的光吸收均明顯增強。光吸收增強驗證了Mg2+摻雜和MgO異質結復合導致的光生載流子的移動及躍遷，詳細的光響應機制及改性催化劑可見光催化性能將在后續工作中系統探討。

對于光生載流子復合的抑制，因激發產生的光生電子和空穴復合過程中會以熒光形式輻射能量[27]，因此，熒光光譜強度直接反映其復合程度高低。由圖10所示結果可以看出，按照LaCoO3、LaCo0.94Mg0.06O3及LaCo0.9Mg0.1O3-MgO(13%)順序，熒光光譜強度漸降，表明對應催化劑上載流子的復合程度漸低，即復合的抑制程度漸高，這與圖6、7所示的催化劑的活性順序一致，間接驗證了關于前述光生載流子復合抑制的推論。

圖10 催化劑改性前后的PL光譜Fig.10 PL spectra of pristine and modified catalyst

3 結論

(1)運用溶膠-凝膠法同步獲得了LaCoO3晶格內Mg2+對Co3+的取代摻雜改性和晶格外MgO的異質結復合改性。

(2)獲得了改性催化劑上RhB光催化降解率的顯著提升，相同測試條件下RhB降解率由單純LaCoO3的58%顯著提升至改性催化劑的98%，改性催化劑上RhB的光催化降解表觀速率常數可達改性前LaCoO3的4.45倍。

(3)在保持LaCoO3鈣鈦礦型結構總體不變前提下，約10%的Co3+可為Mg2+摻雜取代，適量Mg2+的摻雜促進包括晶胞變形和晶格空位的晶格畸變、衍生Co4+和氧吸附促進RhB的降解。

(4)MgO的異質結復合主要經由促進復合體系不同異質結能帶間載流子的躍遷和流動促進RhB的光催化降解。

(5)改性催化劑上RhB的降解系多過程協同作用的結果。改性作用最主要的實質在于促進光生載流子生成和其復合的抑制，光量子效率的提高對光活性材料的實際應用至關重要。

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Simultaneous M g-Modification Inside and Outside of LaCoO3Lattice and Their Photocatalytic Properties

SUN Hui-Hua YANG Han-Pei＊CUISu-Zhen NIE Kun WU Jun-Ming
(Key Laboratory of Integrated Regulation and Resource Developmenton Shallow Lakes, Ministry of Education,College of Environment,Hohai University,Nanjing 210098,China)

The Mg-doped inside of LaCoO3lattice and heterojunctions between MgO and LaCoO3were acquired ynchronously through a sol-gel preparation.Significant enhancement in photocatalytic degradation of rhodamine B(RhB)was obtained on the modified catalysts,with the degradation ratio of RhB reaching as high as 98% within 3 h under the experimental conditions,and the quasi-first-order rate constant of the RhB degradation eaction over themodified LaCoO3reaching almost 4.5 times of the pristine one.The as-prepared catalysts were haracterized by X-ray diffraction(XRD),N2adsorption-desorption at low temperature(BET calculation),scan nd transmission electron microscopy(SEM,TEM),Fourier transformed infrared spectroscopy(FT-IR),X-ray hotoelectron spectroscopy(XPS),UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy(DRS)and photoluminescence pectroscopy(PL).The results indicated that about 10%of Co3+in LaCoO3can be substituted by Mg2+while its erovskite-type structure remains unchanging.Themoderate Mg-doping improved the photocatalytic performance f LaCoO3by the donor level of impurities,derivation of Co4+and adsorption of dissolved oxygen.The over Mg-

LaCoO3;doping;heterojunction;photocatalysis;rhodamine B

O643.36

A

1001-4861(2016)10-1704-09

10.11862/CJIC.2016.223

2016-07-05。收修改稿日期：2016-08-30。

國家重大科學儀器設備開發專項(No.2014YQ060773)、江蘇省高校優勢學科建設工程資助項目和南京領軍型科技創業人才引進計劃(No.2014B12007)資助項目。

＊通信聯系人。E-mail：yanghanpei@hhu.edu.cn

doping suppressed the degradation of RhB for the recombination of photogenerated carriers on impurities.An optimal amountofMgO cooperates harmoniously with LaCoO3in degradation of RhB by offering high surface area for the enrichment of RhB,abundant superficial hydroxyls for trapping of electrons and derivation of hydroxyl radials,as well as,enhancing the light quantum efficiency through trapping electrons on vacancies of lattice oxygen andmigration or jumping of electrons between MgO and LaCoO3.