N掺杂TiO_2粉体晶体结构与光催化性能的研究.pdf

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1、化学工程师ChemicalEngineer2011年第8期文章编号:1002—1124(2011l08一OO6O一03正程狮N掺杂TiO2粉体晶体结构与光域地催化性能的研究谭堵(中国石油辽河油田油建二公司。辽宁盘锦124012)摘要:以NH4NO,为氮源,采用溶胶凝胶法制备TiO:粉体。在紫外光的照射下,对有机染料甲基橙进行降解,来评价TiO粉体的光催化性能。利用场发射扫描电镜和x射线衍射仪对TiO粉体的晶型和形貌进行表征。结果表明:氮元素的加入不仅能够提高TiO的光催化性能,同时对TiO:的晶体结构也有影响;氮元素通过改变TiO:晶型

2、和单纯的掺杂两方面来提高TiO的光催化性能。关键词:TiO;溶胶凝胶法;光催化剂中图分类号:TQ134.1文献标识码:AInteractiveinfluenceofnitrogendopingbetweenTi02powdercrystalstructureandphotocatalyticactivityTANJun(LiaoheOilfieldNo.2ConstructionCompany,PetroChina,Panjin124012,China)Abstract:N~dopedTi02powderwerepreparedbyso

3、l-gelprocedureusingNH4N03asthenitrogensourceand~llowedbycalcinationatcertaintemperature.Thephotocatalyticactivitywereevaluatedbymeasuringthede-compositionofmethylorangeunderUVirradiation.XRDandSEMwerecommandedtocharacterizecrystalstruc-tureandmorphology.Thechangeofcrysta

4、lstructurewasimportantinfluencedthroughadditivenitrogenaswellasthephotocatalyticactivity.Keywords:titaniumdioxide;sol-gelmethod;photocatalyst由于TiO:在环保清洁领域的实际应用,其光催素【41。李灿等人报道了在金红石粉体表面形成的金化性已经得到了很大的关注。TiO具有化学性质稳红石与锐钛矿的异相结能够很大幅度的提高光催定、无毒、经济等优点。但其激发光谱在紫外光段,化活性。然而,关于由氮掺杂引起的晶

5、相和光催化只占有8%的太阳能,这使得其对太阳能的利用效性的相互作用的研究非常少,本文对此进行了较深率很低。而在太阳光谱中,可见光段占有45%的太人的研究。阳能,使TiO的激发光谱移向可见光段,将会有效提高TiO对太阳能的利用率。1实验部分N元素掺杂法能够有效地降低TiO的禁带宽度,使其可以在可见光区激发⋯。并且光催化性能与1.1N掺杂TiO:的制备通过第一性原理计算的结果相一致。Asahi等人通室温条件下,取10mLTi(OC~-10于剧烈搅拌下过溅射法制备出了氮掺杂TiO:薄膜,其在可见光区地夹道30mL无水乙醇中,再滴加2mLHAc

6、,脚板的光催化性能得到提高【21。ClemensBurda等人报道15~20min,制得均匀透明的淡黄色溶液A。取lmL的TiO2-xN具有催化活性,并且在直到600nm的可H20,10mL无水乙醇,0.5mLHNO,混合制得溶液B。见光区也有吸收⋯。晶相组成对光催化性能同样重在剧烈搅拌下,将B溶液以每秒1~2D的速度缓慢要。TerhisaOhno等研究人员认为锐钛矿型与金红滴加到A溶液中,得到均匀透明的淡黄色溶胶,继石型的混晶是P一25催化剂的高催化活性的关键因续搅拌1h,放于烘箱中干燥,经长时间干燥后,取出研磨,放于电阻炉中灼烧。1

7、.2表征收稿日期:2011-06—25利用x射线衍射仪(BRUKERD8ADVANCE作者简介:谭瑁(1980一),女,助理工程师,本科,主要从事工程技XRD—difractometer)表征TiO2粉体的晶型。通过谢术方面的工作。2011年第O8期谭琚:N掺杂TiO2粉体晶体结构与光催化性能的研究61勒公式计算平均粒径。利用场发射扫描电镜观察TiO:粉体的表面形貌。1.3光催化性能测试在紫外灯的照射条件下,通过光照前后降解液皤浓度的变化,来评价TiO粉体的光催化性能。降解液为5mg·的甲基橙溶液100mL,光催化剂的加人量为0.1g,

8、反应时间1h,甲基橙溶液浓度由可见分光光度计测量。图2不同N/Ti的TiO2XRD谱2结果与讨论Fig.2XRDprofilesofTiO2withvariousofN/TiratiofaTi02-bN/T

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