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世界经济的快速发展，使能源问题成为制约经济发展和社会进步的主要障碍。氢能作为二次能源，是一种最理想的无污染的绿色能源。直接利用太阳能光解水制氢是未来解决世界能源危机的有效途径之一，目前，国内外均十分重视该领域的研究。
本文以溶胶-凝胶法制备了稀土(Eu、Nd、Sm、Pr、La、Dy)掺杂及稀土、铁共掺杂纳米TiO2光解水半导体电极。采用单因素实验确定了各电极的最佳制备条件，采用XRD、TG-DTA、UV-Vis、电化学分析等检测手段对电极的性能进行了表征，分析了各因素对电极光电压的影响。
稀土掺杂TiO2的最佳制备工艺条件为：钐掺杂量为x(Sm)=0.05％、烧结温度650℃、烧结时间30min、涂膜转速1500r/min、涂膜层数3层、溶胶粘度2.68Pa·s；其它元素，掺杂量为x(RE)=0.05％、烧结温度700℃、烧结时间30min、涂膜转速1500r/min、涂膜层数3层、溶胶粘度2.68Pa·s。稀土和铁共掺杂的最佳铁掺杂量分别是0.1％、0.1％、0.5％、0.1％、0.5％。
在最佳制备条件下，稀土掺杂及稀土、铁共掺杂的纳米TiO2薄膜是由锐钛矿相和金红石相混晶组成，并且金红石相占比例较大。稀土和铁的掺杂提高了TiO2由锐钛矿相向金红石相转变的相变温度。稀土(Eu、Nd、Sm、Pr、La、Dy)掺杂TiO2电极的最大光电压分别为0.789V、0.741V、0.739V、0.765V、0.746V、0.752V。稀土、铁共掺杂纳米TiO2电极的光电压分别为为0.655V、0.652V、0.662V、0.632V、0.625V。稀土掺杂TiO2电极的光电流最高可达500μA，是纯TiO2光电流的500倍。；Eu2O3-Fe2O3-TiO2电极的光电流也达到40μA。
除了La2O3-TiO2的吸光范围及吸光度较纯TiO2没有明显的提高外，其它稀土元素掺杂TiO2对光辐射的吸收都有了提高；Eu2O3-Fe2O3-TiO2催化剂的吸光范围及吸光度比纯TiO2显著提高。
综合稀土掺杂的纳米TiO2电极的实验结果，可以确定稀土和铁的掺杂提高了TiO2的光催化活性。稀土、铁或其它金属的共掺杂TiO2电极的研究应该成为未来研究的重点。