新型氮摻雜二氧化鈦的制備及其可見光光催化性能的研究.pdf

1、本文將納米管鈦酸(簡記作NTA)在一定溫度下氨氣氣氛中熱處理4h，制備得到一種新型N摻雜二氧化鈦，記作N-NTA；同樣條件下熱處理商品P25制備得到另一種N摻雜二氧化鈦?zhàn)鳛閰⒈?，記作N-P25?？梢姽夤獯呋趸?shí)驗(yàn)表明，隨著熱處理溫度的升高，兩種N摻雜二氧化鈦活性均逐漸升高，在600℃時活性都達(dá)到最高，分別為24.9﹪和7.3﹪，N-NTA(600)的活性為N-P25(600)的3.4倍。XRD和DRS結(jié)果表明，這種新型N摻雜二氧化

2、鈦晶型屬于銳鈦礦，在可見光區(qū)具有明顯的吸收：XPS結(jié)果表明摻雜的氮元素在二氧化鈦中的存在形式為NO；ESR結(jié)果表明，這種新型N摻雜二氧化鈦含有大量束縛單電子的氧空位，并且氧空位中束縛的單電子的運(yùn)動受化學(xué)吸附的NO和晶體結(jié)晶度的共同干擾，在ESR圖譜上表現(xiàn)為三重峰：主峰為g=2.004．的氧空位的特征峰，主峰兩側(cè)分別伴有一個弱衛(wèi)星峰，g值分別為2.023和1.987。 對比這種新型N摻雜二氧化鈦的光催化活性和ESR結(jié)果，并且考慮到

3、催化劑銳鈦礦的結(jié)晶度，對氮摻雜二氧化鈦可見光光催化的性能進(jìn)行了討論，提出如下論點(diǎn)： 1．氨氣氣氛中熱處理納米管鈦酸可以制備得到含有大量束縛單電子氧空位的新型氮摻雜納米二氧化鈦，這種氮摻雜納米二氧化鈦具有較好的可見光響應(yīng)。 2．摻雜的氮元素以NO的形式存在于二氧化鈦晶格，起到阻礙光生電子-空穴復(fù)合的作用，使光生電子可以轉(zhuǎn)移到催化劑的表面，發(fā)生氧化-還原反應(yīng)。 3．這種新型氮摻雜納米二氧化鈦晶型屬于銳鈦礦，受化學(xué)吸附

4、的NO修飾的束縛單電子的氧空位是氮摻雜納米二氧化鈦具有高可見光活性的源頭。銳鈦礦結(jié)構(gòu)中受化學(xué)吸附的NO修飾的束縛單電子的氧空位的濃度越高，氮摻雜納米二阜化鈦的可見光活性越高。 亞甲基蘭的可見光光催化脫色實(shí)驗(yàn)表明，摻雜氮元素后，催化劑在可見光照條件下，對亞甲基蘭具有較好的光催化脫色活性。 研究認(rèn)為，將NTA在氨氣中熱處理的氮化過程是分兩步進(jìn)行的，第一步是NTA先脫水生成束縛單電子氧空位的新型銳鈦礦TiO<,2>；隨后氨氣與