氮摻雜TiO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備及其光催化性能研究.pdf

1、二氧化鈦(TiO2)具有化學(xué)穩(wěn)定性好、成本低、無毒等特點，是目前最具應(yīng)用潛力的光催化劑；但TiO2禁帶寬度較寬(3.0～3.2 eV)，在紫外光輻照下才具催化活性，這極大地限制了其應(yīng)用范圍。近來，大量研究表明，采用非金屬摻雜、特別是氮摻雜TiO2可有效拓寬其光譜響應(yīng)范圍，提高其可見光催化活性；另外，TiO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)有利于光生載流子的分離，降低電子–空穴的復(fù)合幾率，提高其光催化活性。本文采用溶劑熱法，將氮摻雜和TiO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)結(jié)合起來，旨

2、在制備光催化活性高于商品TiO2 Degussa P25的新型光催化材料。
　　 以鈦酸四正丁酯（C16H36O4Ti）為鈦源、水合肼為氮源，分別合成了物相含量不同的氮摻雜納米TiO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)，并研究了其光催化降解甲基橙的性能。分別采用X-射線粉末衍射(XRD)、拉曼光譜(Raman）、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X-射線光電子能譜(XPS)、傅立葉變換紅外光譜(FT–IR)、能量分散譜儀(EDS)、N2

3、吸附脫附、以及紫外–可見漫反射吸收光譜(UV–Vis DRS)等手段對所制備的樣品進(jìn)行了表征。研究結(jié)果表明：
　　 （1）以TiO2溶膠為前驅(qū)體，水合肼濃度在40～80％范圍內(nèi)，反應(yīng)溫度在180～220 ℃范圍內(nèi)，保溫反應(yīng)36～48 h，可以實現(xiàn)銳鈦礦相TiO2/板鈦礦相TiO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)(A-TiO2/B-TiO2)的控制合成；
　　 （2）以TiO2凝膠為前驅(qū)體，水合肼濃度在40～80％范圍內(nèi)，反應(yīng)溫度在180～220

4、 ℃范圍內(nèi)，保溫反應(yīng)36～48 h，可以實現(xiàn)銳鈦礦相TiO2/板鈦礦相TiO2/金紅石相TiO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)(A-TiO2/B-TiO2/R-TiO2)的控制合成；
　　 （3）樣品的SEM和TEM表征表明，A-TiO2/B-TiO2樣品是由A-TiO2一維結(jié)構(gòu)和B-TiO2納米顆粒組成；而A-TiO2/B-TiO2/R-TiO2樣品是由A-TiO2一維結(jié)構(gòu)、B-TiO2納米顆粒和片狀R-TiO2顆粒組成；
　　 （4）ED

5、S、FT–IR和XPS表征顯示，在兩類異質(zhì)結(jié)構(gòu)樣品中，N元素分別以間隙態(tài)和取代態(tài)的形式摻雜進(jìn)TiO2晶格中；
　　 （5）UV–Vis漫反射光譜表明，異質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成能夠改變TiO2的禁帶寬度；在A-TiO2/B-TiO2/R-TiO2樣品中，由于R-TiO2的存在，使三相異質(zhì)結(jié)構(gòu)樣品的禁帶低于A-TiO2/B-TiO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)的樣品；
　　 （6）分別在紫外光和模擬可見光輻照下，考察了樣品光催化降解甲基橙染料的性能；測試