氮掺杂二氧化钛薄膜的光催化性能研究.pdf

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1、第21卷第4期化学研究中国科技核心期刊2010年7月CHEMICALRESEARCHhxyj@henu．edu．cn氮掺杂二氧化钛薄膜的光催化性能研究胡玲，梁文懂，马毅，李俊(武汉科技大学化学工程与技术学院，湖北武汉430081)摘要：采用溶胶一凝胶法制备了氮掺杂TiO。薄膜；利用x射线光电子能谱仪、紫外一可见光谱仪表征了所制备的薄膜的化学状态和光吸收性能；并考察了可见光照射下薄膜的亲水性能和光催化性能．结果表明：N通过取代部分O的方式进入到TiO。薄膜中，且掺杂后在可见光区的光吸收增强；最优条件下，TiO。N薄膜的接触角由31。降到12。，亲水化速度常数为

2、0．018，可见光照射3h，亚甲基蓝的降解率达到45．关键词：溶胶一凝胶法；氮掺杂TiO；薄膜；光催化性能中图分类号：TQ034文献标识码：A文章编号：1008—1011(2010)040034—05StudyonPhotocatalyticPerformanceofTitaniumDioxideFilmDopedbyNitrogenHULing，LIANGWen—dong，MAYi，LIJun(CollegeojChemicalEngineeringandTechnology，WuhanUniversityofScienceandTechnology，Wu

3、kan430081，Hubei，China)Abstract：N—dopedTiO2filmswerepreparedviasol—gelroute．Thechemicalstateandlightab—sorptionperformanceoftheNdopedTiO2filmswerecharacterizedbymeansofX—rayphotoelectronspectroscopyandultraviolet—visiblelightspectrophotometry．Moreover，thehydro—philicpropertiesandpho

4、tocatalyticperformanceofthefilmsunderirradiationofultravioletandvisiblelightwereinvestigated．ResultsindicatethatNatomspartiallyoccupy()atomsitesinTiO2，extendingtheabsorptionintovisiblelightregion．TiO2。Nfilmobtainedundertheopti—malconditionshasasmallwatercontactangleof12。．muchlowert

5、han31。ofnon—dopedcoun—terpart．Besides，ithasahydrophilicrateconstantof0．018andisabletodegrademethylenebluebyarateof45undervisiblelightirradiationfor3h，showingacertainextentofvisiblelightcatalyticactivityandhydrophilicperformanceaswel1．Keywords：solgelmethod；N—dopedTiO2；film；photocata

6、1yticperformanceTiO光催化剂以其无毒、廉价、高光化学稳定性和高光催化活性被广泛地应用于空气净化、水净化、抗菌杀菌以及防雾、防污方面．但TiO禁带较宽(3．2eV)，其吸收波长仅局限于紫外光区，这点限制了TiO。光催化剂的实际应用．所以，扩展TiO的吸收波长到可见光区，制备同时具有较高光催化活性和良好的亲水特性的TiO。薄膜，并用其制备高效光催化反应器，是近年来光催化领域的研究热点之一．TiO光催化剂可见光活性的改性方法主要包括染料光敏化、阳离子掺杂、阴离子掺杂和新型复合光催化剂四个方面l】j．目前，使TiO。光催化剂具备可见光活性的改性研究

7、主要围绕着c、N、S、F等非金属元素进行．自2001年Asahi等利用第一原理计算了C、N、S、P、F等置换TiO。中氧空位的电子态密度，并证明了在非金属元素中N掺杂改性最为有效．从此，N掺杂TiO光催化剂备受瞩目．收稿日期：2o100309．作者简介：胡玲(1984一)，女，硕士生，研究方向为光功能材料的应用及光催化反应器设计．Email：huling2u@163．COIn第4期胡玲等：氮掺杂二氧化钛薄膜的光催化性能研究35作者以尿素为氮源，采用溶胶一凝胶法在玻璃表面制备TiO⋯N薄膜，通过成膜层数来控制薄膜中的N含量，以求获得高亲水性和可见光活性的Ti0

8、。N薄膜．1实验部分1．1TiO。N薄膜的制备在玻璃