cn-tio复合光催化剂的制备及可见光催化性能研究

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1、C3N4-TiO2复合光催化剂的制备及可见光催化性能研究C3N4-TiO2复合光催化剂的制备及可见光催化性能研究皮俊敏，傅敏，董帆，段秋宴，郭寰，刘海涛**510（重庆工商大学环境与生物工程学院，重庆400067）摘要：以工业TiO2为前驱体，以尿素为氮源，将不同质量比的工业TiO2与尿素混合置于马弗炉煅烧，制得了C3N4-TiO2复合光催化剂，用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、傅里叶红外光谱（IR）、透射电子显微镜（TEM）、紫外－可见吸收光谱仪（UV-Vis）对其结构进行了表征，以亚甲基蓝为目标化合物，评价了其可见光催化

2、活性。结果表明，制备的光催化剂含有类石墨结构的C3N4,并以片状形式镶嵌在TiO2中，复合光催化剂的禁带宽度为2.61eV，通过可见光诱发C3N4的π-π*跃迁，显著提高了TiO2的可见光催化活性。在500w的长弧氙灯照射下，对亚甲基蓝降解率达到95.1%。关键词：光催化；尿素；二氧化钛；氮化碳中图分类号：O0715PreparationofC3N4-TiO2NanocompositePhotocatalystandItsVisible-lightResponsiveMechanismPIJunmin,FUMin,DONGFan,DUANQiuy

3、an,GUOHuan,LIUHaitaoEnvironmentalandBiologicalEngineeringInstituteofChongqingTechnologyandBusiness2025303540University,Chongqing400067Abstract:TheindustryTiO2powerwasusedastheprecursorandtheureawasusedasthenitrogensource,differentmassratiosofthemwereputintothemefflefurnacean

4、dcalcined,andthentheC3N4-TiO2compositephotocatalystwasprepared.ThestructureofC3N4-TiO2wereanalyzedbyX-raydiffraction,X-Rayphotoelectronspectroscopy,FourierTransformInfraredSpectrometer,UV-visspectrophotometer.VisiblelightphotocatalyticactivityofC3N4-TiO2wasevaluatedbymethylen

5、ebluephotodegradation.TheresultsshowthattheTiO2wasbesetwithgraphite-likecarbonnitrideoflayerstructure.Thebandgapofthecompositephotocatalystwasabout2.61eV.Itsπ-π*electronictransitionwereinducedbyvisiblelight,makingthephotocatalyticactivityofTiO2undervisiblelightimprovedgreatly

6、.weregreatimproved.Irradiatedby500wlongarcxenonlamp，thedegradationrateofMBreached95.1%.Keywords:Photocatalysis;Urea;TitaniumDioxide;CarbonNitrid0引言TiO2具有活性高、稳定性好、价廉、无毒等优点，使其成为目前应用最广泛的光催化[1]激发，而紫外光400nm以下仅占太阳光谱的3%～5%，太阳能利用率很低[2]。因此，通过对TiO2进行改性使其具有可见光响应已成为国内外的研究热点。利用贵金属沉积[3-4]、

7、阳离子掺杂[5]、复合半导体[6-7]以及光敏化[8]等手段改性均可以使TiO2的光响应波长拓展至可见光区（λ387nm），并不同程度地提高TiO2的可见光催化活性。2001年，Asahi等[9]制备了N掺杂TiO2N-TiO2光催化剂研究表明，N可以替代少量的晶格氧，以阴离子形式形成TiO2-xNx，从而减小TiO2的禁带宽度，将其光激发波长扩展到作者简介：皮俊敏（1986-），男，研究生，主要研究方向：环境功能材料与污染治理通信联系人：傅敏（1963-），男，博士，教授，研究方向为环境催化.E-mail:fumin1022@126-1-可见

8、光区，并保持紫外区催化活性不变。自此以后，国内外开展了大量不同氮源对TiO2的改性研究[10]。一种是利用钛酸四丁酯、四氯化钛、硫酸氧钛