N掺杂TiO_2纳米粒子表面光生电荷特性与光催化活性.pdf

《N掺杂TiO_2纳米粒子表面光生电荷特性与光催化活性.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)OctoberActaPhys．一Chim．Sin．，2010，26(]0)：2733—27382733[Article】WWW．whxb．pku．edu．ci1N掺杂TiO2纳米粒子表面光生电荷特性与光催化活性张晓茹林艳红张健夫何冬青王德军(吉林大学化学学院，长春130012)摘要：以尿素为氮源，采用水热法制备了不同N掺杂量的TiO(N—TiO)光催化剂．利用x射线衍射(XRD)，紫外一可见漫反射光谱(uV—VisDRS)，X射线光电子能谱(XPS)及荧光(PL)光谱等技术对其进行了系统的表征．以罗丹明B(Rha)和甲基橙(M0)溶液的

2、脱色降解为模型反应，分别考察了N—TiO光催化剂在紫外和可见光区的光催化活性．利用表面光伏(SPV)和瞬态光伏(TPV)技术研究了N—TiO纳米粒子表面光生电荷的产生和传输机制，并探讨了光生电荷与光催化活性之问的关系．结果显示，随着N含量的增大，TiO。表面光伏响应阈值红移，可见光部分光电压响应强度逐渐增强，瞬态光伏响应达到最大值的时问亦有着不同程度的延迟．这表明适量的N掺杂能够提高TiO纳米粒子中光生载流子的分离效率，相应地延长载流子的传输时间，增加光生电荷的寿命，从而促进其光催化．活．陛；而过量的N掺杂则增加了TiO纳米粒子中光生载流子的复合中心，抑制其光催化’活l生．关键词：N掺

3、杂TiO。；表面光伏；瞬态光伏；光生电荷；光催化活性中图分类号：0643；0644PhotoinducedChargeCarrierPropertiesandPhotOcatalyticActivityofN-DopedTiO2Nan0catalystsZHANGXiao—RuLINYan-HongZHANGJian—FuHEDong-QingWANGDe—Jun(CollegeofChemistry，JilinUniversity，Changchun130012，P．R．China)Abstract：Nitrogen—dopedTiO2(N—TiO2)photocatalystswi

4、thdifferentamountsofNdopingweresuccessfullysynthesizedbythehydrotherrnalmethodusingureaasthenitrogensource．ThesampleswerecharacterizedbyX—raydiffraction(XRD)，UV—Visdiffusereflectancespectroscopy(UV—VisDRS)，X—rayphotoelectronspectroscopy(XPS)，andphotoluminescence(PL)spectroscopy．Thephotodegradati

5、onofrhodamineB(RhB)andmethylorange(MO)solutionswasusedtoevaluatethephotocatalyticactivityofthecatalystsunderUVandvisiblelightirradiation．Surfacephotovoltage(SPV)andtransientphotovoltage(TPV)techniqueswereusedtoinvestigatetheseparationandtransportmechanismofthephotogeneratedchargecarriersoftheN—d

6、opedTiO2nanoparticles．Therelationshipbetweenthephotogeneratedchargecarriersandphotocatalyticactivitywasalsodiscussed．TheresultsshowedthattheSPVthresholdvaluesshiftedtothevisibleregionandastrongerphotovoltaicresponseinthevisibleregionwasobservedwithanincreaseinNdoping．WealsofoundthatthemaximumTPV

7、responsetimewasdiferentforN—TiO2．TheseresultsindicatethatwithanappropriateamountofNdoping，thephotoinducedchargecarriersseparateefficiently，thetransmissiontimeincreases，andthelifetimeofthephotoinducedchargecarriersincreases．T