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《氮和碳共掺杂tio2纳米晶的制备及可见光催化性能》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、Vol.33高等学校化学学报No.122012年12月摇摇摇摇摇摇CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES摇摇摇摇摇摇2716~2721氮和碳共掺杂TiO纳米晶的制备及2可见光催化性能1,212221哈日巴拉,郭金毓,阿茹娜,原光瑜,张战营,刘宗瑞(1.内蒙古民族大学化学化工学院,通辽028043;2.河南理工大学材料科学与工程学院,焦作454003)摘要摇以钛酸四丁酯为钛源,冰醋酸为抑制剂,超细铵盐为固体载体,采用新型溶胶鄄凝胶法制备了氮和碳共掺杂TiO纳米晶(N鄄C鄄TiO)光催化剂.透射电子显微镜(TEM)结果表明,N鄄C鄄TiO
2、样品颗粒均匀,尺寸222细小,且分散性好;热失重分析(TGA)、X射线粉末衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)研究结果表明,复合干凝胶经低温热处理,使铵盐载体分解、挥发去除,样品为单一的锐钛矿相,N和C原子扩散进入晶格2结点或间隙位置,与TiO化学键结合;氮气等温吸附鄄脱附结果表明,样品比表面积高达356m/g,孔体积2为0郾27mL/g.以氙灯为可见光光源,罗丹明B水溶液为模拟污染物,P25为参比催化剂,在辐射强度为1002mW/cm的可见光照射条件下,N鄄C鄄TiO具有很高的光催化活性,其可见光催化活性明显高于P25.2关键词摇溶胶鄄凝胶法;氮和碳共掺杂;T
3、iO纳米晶;光催化剂2中图分类号摇O643摇摇摇摇文献标识码摇A摇摇摇摇doi:10.7503/cjcu20120318[1]1972年,Fujishima和Honda报道了在紫外光照射下TiO分解水的研究,开创了利用金属氧化2物半导体材料对有机污染物进行光催化降解技术的先河.近年来,由于工业污染日益严重,特别是水体污染日益突出.因此采用一种简单的方法,对污水中有机物进行降解处理,避免二次污染,且使用[2]的材料无毒等问题的研究逐渐受到重视.氧化物半导体光催化剂在光照条件下,能有效地催化降解污水中的有机污染物.其中,TiO具有成本低、化学稳定性好、无毒无害、催化效率较
4、高,且无二次污2[3]染等优点.然而,TiO的禁带宽度在3郾0~3郾2eV之间,只能吸收能量较高的紫外光才激发产生电2子鄄空穴对.在太阳光谱中紫外光含量比较低,传统方法制备的TiO纳米晶的太阳光利用效率低,不能2[4]完全发挥其优越的光催化性能.人们通过掺杂非金属和过渡金属元素来调整TiO能带间隙和表面态,扩展其光响应范围,从而提2[5~8]高其光催化活性.但是,很多制备方法存在反应温度高、工艺复杂和产率低等问题,尤其是无定形前驱物在制备后期的高温热处理晶化时,颗粒间严重团聚,颗粒快速生长,催化剂比表面下降等导[3~10]致光催化剂的可见光催化活性降低.因此,本文采用
5、新型溶胶鄄凝胶法,以钛酸四丁酯为钛源,冰醋酸为抑制剂,超细铵盐为载体,制备了性能良好的氮和碳共掺杂TiO纳米晶(N鄄C鄄TiO)光催化剂.221摇实验部分1.1摇试剂与仪器钛酸四丁酯[Ti(OCH),纯度99%]和罗丹明B(RB,A.R.级)购自天津市科密欧化学试剂有限494公司,无水乙醇(EtOH,A.R.级)、冰醋酸(HAc,A.R.级)购自天津市登科化学试剂有限公司,碳酸铵(CHNO,A.R.级)购自成都市科隆化工试剂厂,P25(TiO含锐钛矿型质量分数80%、金红石型211352质量分数20%,平均粒径为25nm)购自北京安特普纳科贸有限公司,实验用水为使用石
6、英双重蒸馏器制备的二次蒸馏水.收稿日期:2012鄄04鄄09.基金项目:国家自然科学基金(批准号:60877028,51172065)和河南省高校科技创新团队支持计划(批准号:2012IRTSTHN007)资助.联系人简介:哈日巴拉,男,博士,教授,主要从事光电功能纳米材料和染料敏化太阳电池方面的研究.E鄄mail:hari@hpu.edu.cn摇No.12摇哈日巴拉等:氮和碳共掺杂TiO2纳米晶的制备及可见光催化性能2717JEM鄄2010型透射电子显微镜(TEM),日本电子株式会社;D8Advance型X射线粉末衍射仪(XRD,辐射源CuK琢,姿=0郾15406n
7、m),德国Bruker公司;Escalab250型X射线光电子能谱仪[XPS,单色AlK琢(hv=1486郾6eV)为X射线源,污染碳C(E=284郾8eV)作能量校正],美国ThermoVG1sbScientific公司;NOVA鄄2000e型比表面积与孔隙率分析仪,美国Quantachrome公司;STA409PC型同步热分析仪,德国Netzsch公司;TU鄄1900型双光束紫外鄄可见分光光度计,北京普析通用仪器有限责任公司.1.2摇实验过程采用新型溶胶鄄凝胶法制备N鄄C鄄TiO光催化剂.在500mL烧杯中加入HAc,磁力搅拌下依次加入2Ti(O
