氮掺杂TiO_2纳米管阵列的制备及其可见光光电催化活性研究

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TiO2纳米管阵列的制备及其光催化性能研究

TiO2纳米管阵列的制备及其光催化性能研究近年来，TiO2纳米管阵列因其高催化性能和广泛的应用领域备受关注。

TiO2纳米管阵列作为一种新型、高效的催化材料，在环境净化、光电催化等领域有着广泛的应用前景。

本文将详细介绍TiO2纳米管阵列的制备方法及其光催化性能研究进展。

一、TiO2纳米管阵列的制备方法TiO2纳米管阵列可以通过多种方法制备，例如电化学阵列氧化法、离子注入法、水热法等。

其中电化学阵列氧化法是最为常用的制备方法之一。

电化学阵列氧化法可以通过三电极系统来制备，即工作电极、对电极、参比电极。

通常情况下，纳米管的直径、长度和间距可以通过改变电解液成分、电解电压、电解时间和电极距离等参数来控制。

采用此法制备的TiO2纳米管阵列在表面形貌和催化性能方面均有优异的表现。

二、TiO2纳米管阵列的光催化性能研究进展TiO2纳米管阵列的光催化性能主要表现在光催化净化和光电催化等方面，其研究进展如下：1. 光催化净化TiO2纳米管阵列的光催化净化主要指利用其优异的催化性能去除水和空气中的有害物质。

研究表明，TiO2纳米管阵列具有优异的催化性能，可以有效去除水中的有机污染物和空气中的氮氧化物等有害物质。

2. 光电催化TiO2纳米管阵列的光电催化主要利用光伏效应和催化反应，将太阳能转化为化学能，用于水分解、CO2还原等反应中。

研究表明，TiO2纳米管阵列可以在可见光区域内催化反应，同时具有良好的稳定性和周期性反应能力。

三、结论TiO2纳米管阵列作为一种新型的催化材料，在环境净化、光电催化等领域有着广泛的应用前景。

其制备方法主要包括电化学阵列氧化法、离子注入法、水热法等。

TiO2纳米管阵列的光催化性能主要包括光催化净化和光电催化，可以有效去除水中的有机污染物和空气中的氮氧化物等有害物质，同时具有良好的稳定性和周期性反应能力。

未来，TiO2纳米管阵列的研究将会在新能源、环境净化等领域继续发挥重要作用。

氮掺杂TiO2纳米粉体的制备及其可见光催化性能

（ｎｔｔｔｆＮｕｌａｎｗｅｇｃｎｌｇ，ｉｇｕＩｓｉｅｏｃｅｒａｄＮｅＥｎｒｙＴｅｈｏｏｙＴｓｎｈａｕ
Ｕｎｖｒｉｙ，ｉｎ００４，ｈｎ）ｉｅｓｔＢｅｊｇ１０８Ｃｉａｉ
ｔｔｎｔｎｅｓｓｕｒｅＴｈｅｓｍｐｅｒｈａａｔｒｚｄａｎｌｚｄｂｙＸＲＤ，ＸＰＳａｉａａｅａｄｕｒａａｏｃ．ａｌｓｗｅｅｃｒｃｅｉｅｎｄａａｙｅｎｄ１年３期
氮掺杂ＴＯ２米粉体的制备及其可见ｉ纳光催化性能
ＰｒｐａａｉｎａｓｂｅＬｉｈｔＰｈｏｏａａｙｉｃｉｉｙｅｒｔｏｎｄＶｉｉｌｇｔｃｔｌｔｃＡｔｖｔｏｔｏｅ — ｏｅａｏＴｉｗｄｒｆＮｉｒｇｎｄｐｄＮｎ — Ｏ２Ｐｏｅｓ
ｐｒｔｒｎｉｅＵＶ— ｓｄｆｕｅｒｆｅｔｎｅｓｅｔｏｃｐ（ｅａｕｅａｄｔ．ｍＶｉｉｓｅｌｃａｃｐｃｒｓｏｙＤＲＳ）ｒｓｌｓｉｄｃｔｈｔａｌｓｍｐｅｆｅｕｔｎｉａｅｔａｌａｌｓｈｖｅｈｆ，ａｄｔｅａｓｒｔｏａｄｏｈａｌａｃｎｄａ０ ℃ ｆｒａｏｒｓｉｔｄｕｏａｅａｒｄｓｉｔｎｈｂｏｐｉｎｂｎｆｔｅｓｍｐｅｃｌｉｅｔ４０ｏｎｈｕｈｆｅｐｔ

TiO_2纳米管阵列的制备及光电性能研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｉ０，ｎａｎｏｔｕｂｅａｒｒａｙｓｗｅｒｅｆａｂｉｃｒａｔｅｄｂｖａｎｏｄｉｃｏｘｉｄａｔｉｏｎｏｎａｔｉｔａｎｉｕｍｓｈｅｅｔ．Ｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｎａｎｏｔｕｂｅ
ＶａｌｕｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
ＴｉＯ２纳米管阵列的制备及光电性能研究
ＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎａｎｄＰｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＴｉＯ２ＮａｎｏｔｕｂｅＡｒｒａｙｓ
李娜ＬＩＮａ；林仕伟ＬＩＮＳｌｌｉ — ｗｅｉ：赵玉伟ＺＨＡｏＹｕ — ｗｅｉ
（海南大学材料与化工学院热带岛屿资源先进材料教育部重点实验室，海口５７０２２８）（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｉｒａｌｓｏｆＴｒｏｐｉｃａｌＩｓｌａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＭａｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇＳｃｈｏｏｌｆｏＨａｉｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｉｋｏｕ５７０２２８，Ｃｈｉｎａ）

氮掺杂TiO2的制备及其光催化性能研究

氮掺杂TiO2的制备及其光催化性能研究徐宝龙;王勇;朱旭辉;李剑平;钟玉荣【期刊名称】《中国粉体技术》【年(卷),期】2010(016)006【摘要】应用溶胶-凝胶法,以尿素和钛酸丁酯为原料制备前躯体,前躯体在500℃、焙烧3 h条件下制备不同浓度掺杂氮的TiO2纳米粉体.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、紫外可见光谱(UV-Vis)等分析手段对样品的物相、形貌、成分和吸光性能进行表征,并且以亚甲基蓝溶液为模拟污染物在阳光下进行光催化实验.结果表明:样品主要为锐铁矿相二氧化钛及少量的金红石型二氧化钛,颗粒粒径小于300 nm,有一定程度的团聚,样品中含有质量分数分别为0、2.99%、6.23%、11.38%的氮元素,氯掺杂样品的光谱吸收边缘红移至400～470 nm.光催化实验表明:氮掺杂可以大大改善TiO2在可见光波段的光催化性能.【总页数】3页(P1-3)【作者】徐宝龙;王勇;朱旭辉;李剑平;钟玉荣【作者单位】烟台大学,光电信息科学技术学院,山东,烟台,264005;烟台大学,光电信息科学技术学院,山东,烟台,264005;烟台大学,光电信息科学技术学院,山东,烟台,264005;烟台大学,光电信息科学技术学院,山东,烟台,264005;烟台大学,光电信息科学技术学院,山东,烟台,264005【正文语种】中文【中图分类】TQ426.94【相关文献】1.具有可见光活性的氮掺杂TiO2光催化剂的制备及光催化性能 [J], 许士洪;苏晓锋;张云龙;李登新;上官文峰2.氮氟双掺杂TiO2纳米管的制备、表征和光催化性能研究——暑期科研训练实验实例 [J], 朱宝林;马露露;王雪;邱晓航3.氮掺杂TiO2光催化剂的制备及可见光催化性能研究 [J], 任凌;杨发达;张渊明;杨骏;李明玉4.硼氮共掺杂TiO2制备及光催化降解亚甲基蓝性能研究 [J], 葛金龙5.氮掺杂板钛矿TiO2的制备及光催化性能研究 [J], 林文丽;邹云玲;晏杲;董俊新;宋昕远;王萌萌;田振宇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

TiO2纳米管的制备及其光催化性能研究

TiO2纳米管的制备及其光催化性能研究
王毅;姜炜;刘宏英;李凤生
【期刊名称】《纳米科技》
【年(卷),期】2006(003)006
【摘要】利用水热法制备了TiO2纳米管,采用TEM、XRD等分析手段对其形貌和晶体相态进行了表征,并进行了光催化实验.实验结果表明,采用该方法制得的TiO2纳米管的管径小、管形均匀,TiO2纳米管的光催化性能明显高于TiO2纳米粒子.【总页数】4页(P52-55)
【作者】王毅;姜炜;刘宏英;李凤生
【作者单位】南京理工大学,国家特种超细粉体工程技术研究中心,江苏,南
京,210094;南京理工大学,国家特种超细粉体工程技术研究中心,江苏,南京,210094;南京理工大学,国家特种超细粉体工程技术研究中心,江苏,南京,210094;南京理工大学,国家特种超细粉体工程技术研究中心,江苏,南京,210094
【正文语种】中文
【中图分类】O6
【相关文献】
1.氮氟双掺杂TiO2纳米管的制备、表征和光催化性能研究——暑期科研训练实验实例 [J], 朱宝林;马露露;王雪;邱晓航
2.Ag@AgI/AgBr改性TiO2纳米管光催化剂的制备及光催化性能研究 [J], 何凌云;孙宗平;程金连;毛雨林;姜廷顺
3.TiO2纳米管/蒙脱土复合材料的制备及其光催化性能研究 [J], 李杰
4.钛网表面TiO2纳米管阵列的制备及光催化性能研究型实验设计 [J], 刘恩洋;毕晓健;于思荣;赵严;熊伟;王炳英
5.响应面法优化Fe/TiO2纳米管阵列的制备及其光催化性能研究 [J], 吴智君;罗洁;欧安琪;刘玉琪;刘佳伟;吴博宁
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氮掺杂纳米TiO2的制备及光催化性能研究

对于ＴＯ，氮掺杂纳米二氧化钛（ＴＯ）光吸收闲值没有发生明显的红移，但可见光吸收ｉ２Ｎ／ｉ２的强度明显增大．（）ｎＴ）０１：、煅烧温度４０℃ 、煅烧时间２ｈ条件下制备的ＮＴＯ光催Ｎ：（ｉ＝．ｌ２０／ｉ２
化剂的催化活性最佳，可见光下，３０ｍｉ０ｎ内可使甲基橙的降解率达到６％．Ｏ
关键词：Ｎ掺杂；ＴＯ２光催化ｉ；
中图分类号：Ｔ３．Ｑｌ４１
文献标志码：Ａ
ＡｔｄｆｔｅＳｎｈｓｓａ００ａａｙｉｏｅｔｅｆｄｏｅＯ２ＮａｏａｔｃｅＳｕｙｏｈｙｔｅｉｎｄＰｈｔｃｔＩｔｃＰｒｐｒｉｓｏＮ－ｐｄＴｉｎｐｒｉｌｓ
ｒａｈ６ｅｃ０％ｉ００ｍｉ．ｎ３ｎ
Ｋｅｒ８Ｎ－ｏｅ；０２ｈｔｃｔｌｓｓｙｗｏｄ＂ｄｐｄＴｉ；ｐｏｏａａｙｉ
ＴＯ２一种宽禁带半导体，无毒、性质稳定、有高效的光催化活性．自１７ｉ是９２年Ｆｊｓｉａ等【ｕｉｍｈｌ发现受辐射的ＴＯ２面能发生水的持续氧化还原反应以来，以ＴＯ２ｉ表ｉ为代表的光催化材料得到了广泛的研究，利用ＴＯ的光催化性能去除环境污染物的研究也引起了广泛的关注．ｉ２隙较宽，在ｉ２ＴＯ带可见光范围内没有响应，阴离子掺杂改性是制备ＴＯ可见光催化剂较有效的途径：许多学者【】ｉ２通

N掺杂TiO2光催化剂的制备及性能研究

Ａｂｔｒｒｐｒｄｂｓｎｈｏ－ｅｒｃｓｔｏ．ｅｓｍｐｅｒｈｒｃｄｐｄＴｉｏｅｓａｅｐｅａｅｙｕｉｇｔｅｓｌｌｐｏｅｓｍｅｈｄＴｈａｌｓａｅｃａａ — ｇ
国Ｂ（ＩＤ公司）ＵＶ２０Ｐ型紫＃／见光分光光度计（ＩＲＡ）；－４１Ｃｂ可日
本Ｓｉｄｕ公司）Ｊ２Ｎ可见分光光度计（ｈｍａｚ；Ｈ７２上海菁华科技仪
器有限公司）－。
化功能。从此光催化技术在治理空气污染和水质净化方面显示
光催化研究的新领域。１８９３年Ｐｕｅｒｄｎ和Ｏｌｓ］现Ｔ０２ｌ［发ｉｉ敏化体系中卤化有机物（三氯乙烯、氯甲烷等）如二的光致矿化现象后，们清楚地认识到了半导体光催化剂对有机污染物的矿人
Ｒ）盐酸胍（Ｒ）、久．。
仪器：一Ａ多头磁力加热搅拌器；催化反应装置（ＨＪ６光自制）ＳＪ－—３；ＲＸ４１高温箱式电阻炉（阳市电炉厂）Ｄｍａ－Ｂ沈；／ｘ３Ｘ型Ｘ射线衍射仪（日本理学公司）Ｆ－０型Ｆ－；ＴＳ４ＴＩＲ光谱仪（美
Ｋｅｙｗｏｒｓｄ
ｎｔｏｅｏｉｇｉｇｎｄｐｎ，Ｔｉ，ｐｏｏａａｙｉ，ｖｓｂｅｌｈ—ｅｐｎｉｇｒ０２ｈｔｃｔｌｔｃｉｉｌｉｔｒｓｏｄｎｇ
０引言
１７９２年Ｈｏｄ－ｕｉｉ效应［的发现开创了纳米半导体ｎａＦｊｈｓｍａ１］

N掺杂TiO2纳米管阵列的制备与性质研究

（．ＺｅｇｈｕＩｒｔｎＥｎｉｅｒｎｏａｉｎｌｏｌｇ，Ｚｅｇｈｕ４０２，ｈｎ；１ｈｎｚｏｎｏｍａｉｇｎｅｉｇＶｃｔａｌｅｈｎｚｏ５１１ＣｉａｆｏｏＣｅ２ｃｏｌｆＭａｅｉｌＳｉｃ．Ｓｈｏｔａｓｃｅｅ＆Ｅｇｎｅｉｇ，ＺｅｇｈｕＵｎｖｒｉｏｒｎｎｉｅｒｎｈｎｚｏｉｅｓｙ，ｔ
第２２卷
第２期
光
散
射
学
报
Ｖｏ１２ＮＯ．２．２
２１００年６月
ＴＨＥＯＵＲＮＡＬＧＨＴＣＡＴＴＥＲＩＪＯＦＬＩＳＮＧ
Ｊｎ２１ｕ．００
文章编号：０４５２（０００ —１１０１０ — ９９２１）２０６ — ５
Ｎ掺杂Ｔｉ纳米管阵列的制备与性质研究Ｏ
马莹，林贾晓林董，
（．郑州信息工程职业学院，郑州４０２；１５１１
２．郑州大学材料科学与工程学院，州４０５）郑５０２
摘要：文采用阳极氧化法制备了孔径为６ — ８ｎ孑壁厚约为２一３ｎ的高有序度Ｔｉ：纳米管。本００ｍ，ＬＯ０ｍＯ将制备的Ｔｉｚ纳米管经表面酸化后在浓氨水中浸泡，于氮气气氛中进行退火处理，实现ＴＯｚ米管Ｏ并以ｉ纳
Ｚｅｇｈｕ４００，Ｃｉａｈｎｚｏ５０１ｈｎ）

硅掺杂TiO2纳米管阵列的制备及光电催化活性的研究

硅掺杂TiO2纳米管阵列的制备及光电催化活性的研究吴建生;宿艳;陈硕;全燮【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2009(040)009【摘要】通过电化学沉积,在阳极氧化法制备的高度有序TiO2纳米管阵列表面均匀地沉积Si元素.扫描电子显微照片显示Si掺杂的TiO2纳米管垂直于基底定向生长.X射线衍射分析表明,所引入的Si可能掺入到TiO2的晶格中,因而提高了TiO2的热稳定性,抑制了金红石相的生成及晶粒的长大.紫外-可见漫反射分析表明Si掺杂的TiO2纳米管吸收边带发生了明显的蓝移,并且在紫外区的吸收强度明显增强.与未掺杂的TiO2纳米管相比,Si掺杂TiO2纳米管电极的紫外光电化学响应显著提高,其光电流密度是未掺杂的1.48倍.硅掺杂TiO2纳米管阵列光电催化降解五氯酚的动力学常数(1.651h-1)是未掺杂TiO2纳米管电极(0.823h-1)的2.0倍.【总页数】4页(P1429-1431,1435)【作者】吴建生;宿艳;陈硕;全燮【作者单位】大连理工大学,环境与生命学院,工业生态与环境工程教育部重点实验室,辽宁,大连,116024;大连理工大学,环境与生命学院,工业生态与环境工程教育部重点实验室,辽宁,大连,116024;大连理工大学,环境与生命学院,工业生态与环境工程教育部重点实验室,辽宁,大连,116024;大连理工大学,环境与生命学院,工业生态与环境工程教育部重点实验室,辽宁,大连,116024【正文语种】中文【中图分类】O613【相关文献】1.CdS/TiO2纳米管阵列的制备及其光电催化活性研究 [J], 凌世盛;王玲;薛建军;王兆崴;孔令国;杨慧;陈玉兰2.银掺杂TiO2纳米管阵列的制备及可见光光电催化性能研究 [J], 廖海达;梁沁沁;程龙;余奎3.Ag掺杂TiO2纳米管阵列的制备及光电催化降解氨氦废水 [J], 李丹丹;刘中清;刘旭;吴雪莲;纪刚强4.Fe、N共掺杂TiO2纳米管阵列的制备及可见光光催化活性 [J], 吴奇;苏钰丰;孙岚;王梦晔;王莹莹;林昌健5.氮掺杂TiO_2纳米管电极制备及可见光电催化活性(英文) [J], 鲁娜;赵慧敏;全燮;于洪涛;陈硕因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

TiO2纳米管阵列的制备与修饰及光电催化性能研究的开题报告

TiO2纳米管阵列的制备与修饰及光电催化性能研究的开题报告研究背景及意义：TiO2纳米管阵列是一种具有良好物理化学性质的纳米材料，在环保领域以及光电催化领域有着广泛的应用。

当前，TiO2纳米管阵列制备技术已经得到很好的发展，但是其光电催化性能还有待进一步提高。

因此，本研究将致力于制备高性能的TiO2纳米管阵列，并通过材料表面物理化学修饰方式，来提高其光电催化性能。

研究内容：1.利用阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列，并结合扫描电镜和X射线衍射分析，研究制备过程对其物理化学性质的影响。

2.通过表面物理化学修饰方法，如：TiO2纳米管阵列表面修饰介质、金属离子掺杂等方法，优化其光电催化性能。

3.通过紫外可见光谱、电化学法等手段，研究优化后的TiO2纳米管阵列光电催化性能，包括催化活性、光吸收性能、电化学行为等。

研究方法：1.制备TiO2纳米管阵列。

采用阳极氧化法，在氟化电解质溶液中以Ti作为阳极，于一定的电压、电流密度下进行处理，制备得到TiO2纳米管阵列。

2.表面物理化学修饰。

通过不同的表面物理化学修饰，如：介质修饰、金属离子掺杂等方式对TiO2纳米管阵列的表面进行修饰。

3.光电催化性能测试。

采用紫外可见光谱、电化学法等手段，研究优化后的TiO2纳米管阵列光电催化性能。

预期成果：1.成功制备高质量的TiO2纳米管阵列，并探究制备过程对其物理化学性质的影响。

2.通过表面物理化学修饰方法，的到了具有优良光电催化性能的TiO2纳米管阵列。

3.探究不同的表面物理化学修饰方式对TiO2纳米管阵列的光电催化性能的影响。

4.为进一步应用此种材料于环境保护、能源等领域提供了理论依据和实验基础。

TiO2-xNx纳米管的制备及其可见光光催化性能

ＴｉＯ２－ｘＮｘ纳米管的制备及其可见光光催化性能摘要：对利用水热法制备得到的ＴｉＯ２纳米管进行了氮掺杂，对样品进行了Ｘ射线衍射分析（ＸＲＤ）、透射电镜分析（ＴＥＭ）、紫外-可见漫反射光谱测定（ＤＲＳ）、Ｘ射线光电子能谱测试（ＸＰＳ）以及光催化性能的测试。

结果表明，氮掺杂后的ＴｉＯ２纳米管（ＴｉＯ２－ｘＮｘ）晶型和形貌没有发生改变，掺杂的氮取代了ＴｉＯ２中氧的格位从而导致ＴｉＯ２纳米管带隙变窄，使其具有可见光光催化性能。

光催化试验表明，可见光照射２ｈ后，氮掺杂的ＴｉＯ２纳米管对甲基橙的降解率可达９７．５％。

关键词：ＴｉＯ２纳米管；氮掺杂；可见光光催化Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎ－ｄｏｐｅｄＴｉＯ２ｎａｎｏｔｕｂｅｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｗｅｔｐｒｏｃｅｓｓａｓｓｉｓｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｒｍａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔ．ＸＲＤ，ＴＥＭ，ＤＲＳ，ＸＰＳｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄＮ－ｄｏｐｅｄＴｉＯ２ｎａｎｏｔｕｂｅｓ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＮ－ｄｏｐｉｎｇｈａｄｎｏｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｐｈａｓｅａｎｄｍｏｒｐｈｏｌｏｐｙｏｆＴｉＯ２ｎａｎｏｔｕｂｅｓ．ＮｄｏｐｅｄｉｎｔｏｔｈｅＴｉＯ２ｌａｔｔｉｃｅ，ｃａｕｓｅｄｔｈｅｎａｒｒｏｗｉｎｇｏｆｂａｎｄｇａｐｂｙｍｉｘｉｎｇｔｈｅＮ２ｐａｎｄＯ２ｐｓｔａｔｅｓ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｖｉｓｉｂｌｅｌｉｇｈｔａｃｔｉｖｉｔｙ．Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔａｆｔｅｒｔｈｅｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎｂｙｖｉｓｉｂｌｅｌｉｇｈｔｆｏｒｔｗｏｈｏｕｒｓ，ｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｍｅｔｈｙｌｏｒａｎｇｅｗａｓ９７．５％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＴｉＯ２ｎａｎｏｔｕｂｅｓ；Ｎ－ｄｏｐｅｄ；ｖｉｓｉｂｌｅｌｉｇｈｔｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｉｓ自从１９７２年Ｆｕｊｉｓｈｉｍａ等［１］发现ＴｉＯ２单晶电极在光的作用下不仅可分解水还可以分解其他物质以来，光催化反应在环境治理和能源开发方面得到了普遍的关注，关于光催化材料的研究开发已成为目前国内外研究的热点［２－５］。

具有可见光活性的氮掺杂TiO2光催化剂的制备及光催化性能

ｍｏｉ（Ｏ４２ｓｌｔｎａｄｔｅａｃｎｎｈｒｃｐｔｔｔｄｆｅｅｔｔｍｐｒｔｒｓＴｈｂａｎｄｃｔｌｓｓｗｅｅｎａｉＴｉＳ）ｏｕｉｎｈｎｃｌｉｉｇｔｅｐｅｉｉｅａｉｆｒｎｅｅａｕｅ．ｅｏｔｉｅａａｙｔｒｎｏａ
许士洪等
具有可见光活性的氮掺杂Ｔｏ光催化剂的制备及光催化性能ｉ】
具有可见光活性的氮掺杂ＴＯ光催化剂ｉ２的制备及光催化性能＊
许士洪苏晓锋。张云龙。李登新上官文峰
（．华大学环境科学与工程学院，海２１２；．海市材料工程学校，海２０３；１东上０６０２上上０２１３东华大学生物科学与技术研究所，海２１２；．上０６０４上海交通大学机械与动力工程学院燃烧与环境技术研究中心，．上海２０４）０２０摘要采用浓氨水处理Ｔ（Ｏ）溶液，ｉ２Ｓ然后经过滤、干燥、煅烧制备Ｙ－￣－．ｉ２ＴＯ光催化剂ＴＯ－Ｎ，ｉ２ｘｘ其最佳煅烧温度
ｖｒｉｙ，ｈｎｈｉ２０４）ｅｓｔＳａｇａ０２０ＡｂｔａｔＡｅｉｓｏｉｌ－ｉｈ＿ｃｉｅｎｔｏｅ－ｏｅｈｔｃｔｌｓｓＴｉ一ｒｒｐｒｄｂｄｉｇａｓｒｃ：ｓｒｅｆｖｓｅｌｔａｔｉｒｇｎｄｐｄｐｏｏａａｙｔＯ２ｘＮｘｇｖｗｅｅｐｅａｅｙａｄｎｍ—

N掺杂纳米TiO_2的制备及其光催化性能_宋巍巍

本工作采用溶胶-凝胶法以尿素同时为沉淀剂和掺氮剂，一步制备氮掺杂的纳米二氧化钛，并研究其在可见光下对甲基橙溶液的光催化降解性能。
收稿日期：2011-10-31；修改稿日期：2011-11-25。基金项目：国家自然科学基金项目（20773092）。第一作者：宋巍巍（1985—），女，硕士研究生。联系人：薛永强，教授。E-mail xyqlw@。
光催化活性采用光降解甲基橙试验进行评价。
光降解具体过程为：将 0.3 g 样品加入到 200 mL 的
浓度为 10 mg/L 的甲基橙溶液中，通入空气，避光
放置 30 min，以使催化剂充分分散并达到吸附平衡。
将悬浊液置于 30 ℃的恒温水浴锅内，开启 150 W
的 philips 金卤灯作为光催化光源，搅拌下开始反应。
SONG Weiwei，XUE Yongqiang，SU Lining，JU Hongbin
（Department of Applied Chemistry，Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024，Shanxi，China）
Abstract：Nano-N-doped TiO2 photocatalyst was prepared by Sol-Gel method at room temperature， using tetrabutyl titanate as raw material and urea as N source. The N/TiO2 photocatalyst was characterized by X-ray diffraction（XRD），TEM，UV-Vis DRS. The results show that the N doped

硅掺杂TiO_2纳米管阵列的制备及光电催化活性的研究

硅掺杂TiO2纳米管阵列的制备及光电催化活性的研究3吴建生,宿　艳,陈　硕,全　燮(大连理工大学环境与生命学院,工业生态与环境工程教育部重点实验室,辽宁大连116024)摘　要:　通过电化学沉积,在阳极氧化法制备的高度有序TiO2纳米管阵列表面均匀地沉积Si元素。

扫描电子显微照片显示Si掺杂的TiO2纳米管垂直于基底定向生长。

X射线衍射分析表明,所引入的Si可能掺入到TiO2的晶格中,因而提高了TiO2的热稳定性,抑制了金红石相的生成及晶粒的长大。

紫外2可见漫反射分析表明Si掺杂的TiO2纳米管吸收边带发生了明显的蓝移,并且在紫外区的吸收强度明显增强。

与未掺杂的TiO2纳米管相比,Si掺杂TiO2纳米管电极的紫外光电化学响应显著提高,其光电流密度是未掺杂的1.48倍。

硅掺杂TiO2纳米管阵列光电催化降解五氯酚的动力学常数(1.651h-1)是未掺杂TiO2纳米管电极(0.823h-1)的2.0倍。

关键词:　TiO2纳米管阵列;硅掺杂;光电催化中图分类号:　O613文献标识码:A 文章编号:100129731(2009)09214292031　引　言由于具有其它半导体无法比拟的催化活性高、稳定性好、无毒、价廉等优点,TiO2纳米管受到了广泛的关注。

高度有序的纳米管阵列具有较大的比表面积、独特的结构特性和良好的晶体结构,这些使其对界面间矢量电荷的转移提供了很好的电子浸透路径[1,2]。

阳极化的制备方法容易操控,而且从钛基底表面生长的纳米管与钛导电基底之间以肖特基势垒直接相连,结合牢固,不易脱落。

此外,管的孔径、长度和壁厚等参数可以通过精确调控电化学条件得以控制[3,4]。

TiO2是多相光催化中使用较多的一种催化剂,但是它对紫外光的利用率却比较低。

通过在TiO2中掺杂金属或化合物,如Pt、Fe、ZnO、CdS和Sr TiO3[5,6]等,能够有效提高光能利用率。

特别是,硅修饰的TiO2体系由于具有很高的光催化活性而引起了广泛的关注。

TiO2纳米管阵列的制备及催化活性研究

摘要以阳极氧化方法制备的高度有序的Ｔｉ０２纳米管阵列材料作为催化剂，在波长２５４ｎｍ和３６５ｎＩｎ的紫
外光照射下光催化降解含苯胺水体，并考察了影响苯胺水体光催化降解的各种因素。结果表明，当苯胺浓度为０．３３
ＬＩＸｉａｏｄｏｎｇ，ＺＨＵＹｕａｎｃｈｅｎｇ，ＬＩＸｉｎｙｕ，ＰＡＮＳｕｊｕａｎ，ＷＡＮＧＣｈａｎｇｑｉｎｇ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＴｉａｎｓｈｕｉＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｓｈｕｉ７４１００１）
的降解率。
关键词
ＴｉＯｚ纳米管阵列光催化降解苯胺降解率文献标识码：Ａ
中图分类号：Ｘ７０１．１
ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＰｈ０ｔ０ｃａｔａｌｙｔｉｃＡｃｔｉｖｉｔｙｏｆＴｉＯ２ＮａｎｏｔｕｂｅＡｒｒａｙ
ｔｉｍｅｗａｓ１２０ｍｉｎ．Ｔｈｅｆａｃｔｏｒｓｔｈａｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｈｅｒａｔｅｏｆｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｗｅｒｅａｌｓｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＩｔｉＳｂｅｆｏｕｎｄｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎ

N掺杂TiO2纳米管的合成及光催化性能研究

N掺杂TiO2纳米管的合成及光催化性能研究目录摘要： (2)Abstract (3)1前言 (3)1.1纳米光催化材料概述 (3)1.1.1纳米材料的基本性质 (3)1.1.2光催化材料的简介 (4)1.1.3纳米光催化材料的用途 (5)1.2 TiO2的相关介绍 (6)1.2.1 TiO2的能带结构 (6)1.2.2 TiO2的光催化机理 (7)1.2.3 TiO2光催化剂存在的问题 (7)1.2.4 TiO2光催化剂的改性研究 (8)1.3 N掺杂TiO2纳米管的制备 (9)1.3.1 TiO2纳米管的制备方法 (9)1.3.2 TiO2纳米管的非金属掺杂 (10)1.3.3氮掺杂TiO2纳米管的制备方法 (11)1.4 N掺杂TiO2纳米管光催化性能研究 (12)1.4.1 N掺杂TiO2纳米管光催化机理 (12)1.4.2 N掺杂TiO2纳米管的物性特征 (12)2 实验部分 (12)2.1实验试剂与仪器 (13)2.2样品的制备 (14)2.2.1 N-TiO2纳米晶粒的制备 (14)2.2.2N-TiO2纳米管的制备 (14)2.3 样品的测试 (15)2.3.1 样品TEM表征 (16)2.3.2 样品XRD测试 (16)2.3.3样品的光催化活性测试..................................................................... .173 实验结果与分析 (18)3.1TEM图与分析 (18)3.2 XRD测试结果与分析 (19)3.2 光催化测试结果与分析 (20)参考文献: (20)N掺杂TiO2纳米管的合成及光催化性能研究张钧（河南大学物理与电子学院，河南开封，475004）·摘要由于纳米催化技术可克服传统水处理和空气净化方法中存在的诸多弊端，利用该技术进行环境治理已经成为近年来各国高科技竞争中的一个热点，因而关于纳米催化材料的基础研究是国内外科研机构普遍关注的热门研究课题。

等离子体掺氮TiO_(2)纳米管制备及性能分析

文章编号:1001-9731(2021)02-02198-06等离子体掺氮T i O2纳米管制备及性能分析*王理明,张爽,孟淑雅,敖冬,郭雅妮,赵毅(西安工程大学环境与化学工程学院,西安710048)摘要:采用阳极氧化法和等离子体方法在钛基底上分步制备出掺氮T i O2纳米管(N-T i O2),采用S E M㊁X R D㊁E I S等手段对N-T i O2进行表征分析;通过响应面法评价了掺氮功率㊁掺氮时间以及外加偏压对N-T i O2纳米管性能的影响,以10m g/L的活性大红溶液为目标降解物,考察了N-T i O2纳米管的光电催化性能㊂结果表明:等离子体掺氮未改变T i O2纳米管表面形貌及晶型结构,且有效改善了其光电催化性能,使T i O2光吸收发生红移;在掺氮功率10W,掺氮时间90s,外加偏压20V的条件下,N-T i O2纳米管的光电催化活性大红性能最佳, 100m i n活性大红溶液脱色率达到98.7%,且此条件下的响应目标模型的预测值与试验值的误差率仅为1%㊂关键词:等离子体;N-T i O2纳米管;光电催化;活性大红中图分类号: X703.1文献标识码:A D O I:10.3969/j.i s s n.1001-9731.2021.02.0270引言T i O2因其结构稳定㊁催化效率高㊁无污染等特点,在光催化及光电催化领域得到了广泛应用[1-3]㊂然而, T i O2固有的禁带宽度(E g=3.2e V)较宽,对太阳光的利用效率低,且T i O2的光生电子-空穴对易复合,限制了T i O2的应用[4-6]㊂自从A s a h i[7]研究发现非金属N 掺杂可使T i O2带隙变窄并提高可见光活性以来,N 掺杂改性T i O2已成为近年来的研究热点㊂目前,N 掺杂T i O2纳米材料的方法主要有浸渍法[8]㊁溶胶-凝胶法[9-10]㊁水热法[11]㊁溅射法[12]等,这些方法普遍反应周期较长,大面积制备的薄膜均匀性不理想,工业化应用受限㊂等离子体表面改性技术利用带有一定能量的电子㊁离子和中性粒子进行元素掺杂,操作简单,在较低温度下即可对材料进行大面积改性[13-15]㊂Y a m a d a 等[16]利用低温等离子体表面改性处理T i O2薄膜,成功将N掺入纳米T i O2中,目前有关等离子体N掺杂改性T i O2纳米管电极的研究尚不多见㊂本文在阳极氧化法制备T i O2纳米管的基础上,通过等离子体表面改性方法对T i O2纳米管进行N掺杂,制备出N掺杂T i O2纳米管(N-T i O2),拓展T i O2光谱响应范围,提高光电催化活性㊂采用S E M㊁X R D㊁E I S等方法进行表征分析,同时利用响应面法[17]评价掺氮功率㊁掺氮时间㊁外加偏压对N-T i O2纳米管降解活性大红的影响,为光电催化材料的制备㊁染料脱色等污水处理领域提供理论依据㊂1实验1.1实验试剂和仪器1.1.1实验试剂磷酸(西安三浦精细化工厂);氟化铵(天津市科密欧化学试剂有限公司);无水乙醇(天津市富宇精细化工有限公司);丙酮(天津利安隆博华医药化学有限公司);氢氟酸(西安化学试剂厂);硝酸(天津大茂化学试剂厂),以上均为分析纯,实验用水均为二次蒸馏水㊂1.1.2实验仪器U T P1305型直流稳压电源(优利德科技有限公司);S X2-10-12T P型马弗炉(上海一恒科技有限公司);K Q5200D E型数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司);78HW-1型磁力搅拌器(杭州仪表电机有限公司);U-3310型紫外-可见分光光度计(日本日立公司);M i n i f l e x600型X射线衍射仪(日本理学公司(R i g a k u));F l e x S E M1000型扫描电子显微镜(日本日立公司);D L-96型复合真空机(中国科学院微电子研究所);S P-I型射频匹配器(中国科学院微电子研究所);S Y-1型射频功率源(中国科学院微电子研究所); D08-1K型流量显示仪(北京七星华创电子股份有限公司);J S11s数显时间继电器(上海阿继实业有限公司);C H760e型电化学工作站(上海辰华仪器有限公司)㊂1.2 N-T i O2纳米管催化剂的制备将经过超声预处理(80ħ,60m i n)的钛片作为阳极,H3P O4和N H4F混合体系作为电解液进行阳891202021年第2期(52)卷*基金项目:陕西省科技厅重点研发计划资助项目(2019S F-242);西安工程大学(柯桥)研究生创新学院产学研协同创新资助项目(19K Q Y B17)收到初稿日期:2020-08-12收到修改稿日期:2020-09-27通讯作者:王理明,E-m a i l:44530679@q q.c o m作者简介:王理明(1979 ),男,陕西大荔人,副教授,博士,从事光催化技术研究㊂极氧化,然后在马弗炉中(500ħ)煅烧2h ,获得T i O 2纳米管㊂采用低温等离子体设备对T i O 2纳米管在不同功率和时间下进行等离子体掺氮得到N -T i O 2纳米管㊂1.3 N -T i O 2纳米管催化剂的表征采用扫描电镜(S E M )观察N -T i O 2纳米管的表面形貌;采用动态接触角测量仪测量N -T i O 2纳米管在20ħ条件下的接触角;采用X 射线衍射仪(X R D )分析N -T i O 2纳米管的晶相组成;采用电化学工作站在三电极体系下进行循环伏安(C V )及交流阻抗(E I S )分析,N -T i O 2纳米管电极为工作电极,铂电极为对电极,饱和甘汞电极为参比电极,循环伏安扫描速率为0.05V /s ,扫描电位范围为-1~1V ,扫描周期为5;采用紫外-可见光谱仪测定N -T i O 2纳米管的吸收光谱(U V -v i s -D R S ),测试波长范围为200~800n m ㊂1.4 光电催化实验光电催化实验在自制的遮光反应箱中进行,箱体内贴有铝箔以提高光利用㊂以N -T i O 2作为工作电极,P t 电极为对电极,饱和甘汞电极为参比电极(S C E ),组成三电极光电催化反应体系㊂光源采用125W 主波长为365n m 的紫外汞灯,外加偏压由直流稳压电源提供㊂反应过程中持续磁力搅拌,定时取样测定活性大红溶液的吸光度变化,以此计算活性大红的脱色率㊂1.5 响应面优化试验根据响应面B o x -B e h n k e n 设计原理,选取掺氮功率(A )㊁掺氮时间(B )和外加偏压(C )3个影响因子,以活性大红的脱色率(Y )为响应值,采用3因子3水平的响应面分析法,得到二次回归方程,由D e s i gn -E x -pe r t 8.0软件进行三维曲线分析,确定各因素的最优组合,预测响应目标的最优值,找出最佳工艺参数㊂试验设计如表1:表1 响应面试验的因素与水平T a b l e 1F a c t o r s a n d l e v e l s o f r e s po n s e s u r f a c e t e s t s 因素编码水平和取值-101掺氮功率/WA 101520掺氮时间/sB6090120外加偏压/V C 1520252 结果与讨论2.1 S E M 分析图1为N 掺杂前后T i O 2的S E M 图,N 掺杂前后电极表面形貌无明显变化,N -T i O 2纳米管结构更加清晰,表面平滑致密且纳米管排列有序,管径约为90n m ㊂右上角是20ħ条件下N -T i O 2的接触角,N -T i O 2接触角为36.68ʎ,远远小于90ʎ,此时液滴被拉开,铺展性较大,固体表面易被液体润湿,表现为亲水性[18-19]㊂图1 N -T i O 2纳米管SE M 及接触角;(a )未掺氮;(b )掺氮F i g 1S E Mi m a g e s a n d c o n t a c t a n g l e o fN -T i O 2na n o -t ub e s :(a )u n d o p e d ;(b )n i t r o g e n -d o p e d 2.2 X R D 分析图2为N -T i O 2的X R D 谱图,由图像可知N -T i O 2在2θ=25.8ʎ㊁53.9ʎ㊁82.7ʎ出现锐钛矿型T i O 2特征峰,分别归属于锐钛矿型T i O 2A (101)㊁A (105)㊁A (224)晶面㊂对照未掺氮时,N -T i O 2纳米管的晶体结构未发生变化㊂图2 N -T i O 2纳米管XR D 图F i g 2X R D p a t t e r n s o fN -T i O 2n a n o t u b e s 2.3 C V 分析图3是N -T i O 2电极在10m g /L 活性大红溶液中循环5次的循环伏安图㊂设定条件下图中N -T i O 2电极的电流峰较宽,在0.02V 电位有较小的氧化电流峰,且相对未掺氮的T i O 2氧化峰较为明显,表明在N -T i O 2纳米管电极表面有氧化反应出现㊂掺氮后T i O 2电极C V 曲线的闭合面积更大,催化活性更好㊂图3 N -T i O 2纳米管CV 曲线F i g 3C y c l i c v o l t a mm e t r y c u r v e o fN -T i O 2na n o t ub e s 99120王理明等:等离子体掺氮T i O 2纳米管制备及性能分析2.4 E I S 分析图4为掺氮前后T i O 2电极在暗态及紫外汞灯光照条件下的交流阻抗谱图㊂未掺氮的T i O 2电极在光照和暗态下的阻抗曲线几乎无差别,且阻抗圆环的半径较大,对应的阻抗值较高,电荷传递电阻较大㊂N -T i O 2电极光照下阻抗圆环的半径明显减小,对应的电容常数增大,产生的法拉第电流的阻抗值较小,在电极上较易发生反应,电极反应速率更快[20]㊂说明在光照条件下N -T i O 2电极具有良好的光电催化性能㊂图4 N -T i O 2纳米管阻抗图谱F i g 4A l t e r n a t i o n i m p e d a n c e s p e c t r o g r a mo fN -T i O 2n a n o t u b e s2.5 U V -V I S -D R S 分析N -T i O 2纳米管的紫外-可见吸收光谱如图5所示,掺氮后T i O 2纳米管的光吸收性能有明显提高㊂在200~300n m 范围内的紫外光区,N -T i O 2纳米管出现明显吸收峰,在400~700n m 可见光区范围内,N -T i O 2纳米管相比未掺氮T i O 2纳米管光吸收明显增加,且光吸收边界发生红移㊂N -T i O 2纳米管可以在不牺牲紫外光区域光吸收的同时,增强400~700n m 可见光区域的光吸收,这与夏勇等N 掺杂T i O 2结果一致[21]㊂图5 N -T i O 2纳米管的UV -V I S -D R S 谱图F i g 5U V -V I S -D R So fN -T i O 2na n o t ub e s 2.6 响应面实验分析基于D e s i g n -E x pe r t 8.0软件分析掺氮功率㊁掺氮时间以及外加偏压对活性大红溶液脱色率的影响,可得掺氮功率(A )㊁掺氮时间(B )㊁外加偏压(C )对光电催化活性大红脱色率(Y )的模型,如式(1)所示:Y =41.18-2.20A -0.065B +2.7C -0.24A B -0.70A C -1.02BC +0.75A 2-10.77B 2-7.23C 2(1)对该模型进行评价,R 2值为0.965,趋近于1,说明该模型给出的预测值能够很好与实测值吻合㊂F 值为10.69,P 值为0.0025<0.05,说明模型具有显著性㊂失拟项为3.40>0.05,表现为不显著,即该模型在回归区域内拟合很好㊂因此该二次模型是显著模型,可以用来评价3个影响因素对活性大红溶液脱色率的影响㊂图6为汞灯条件下掺氮功率㊁掺氮时间及外加偏压对活性大红(250m L ,10m g /L ,反应时间为30m i n )脱色率影响的三维响应曲面㊂从图中可以看出3个因素相互之间交互性较好㊂当掺氮功率与外加偏压一定时,活性大红脱色率随掺氮时间的增加先上升后下降,如图6(a )所示,在掺氮时间为90s 附近响应值最大,这是由于随着时间的增加,N 2等离子体的离子密度增加,过多的离子沉积减小了N -T i O 2纳米管的比表面积,影响N -T i O 2纳米管的光电催化性能㊂当掺氮时间与外加偏压一定时,活性大红脱色率随掺氮功率的增加而下降,如图6(b )所示,在掺氮功率为10W 左右响应值最大,这可能是由于放电功率的增加会促进碰撞激发过程,过大的放电功率破坏了N -T i O 2纳米管的表面结构,从而影响了其光电催化性能㊂T i O 2纳米管在光电催化外加偏压作用下,价带发生弯曲,光照作用下产生的光生电子被快速转移,有效的减小电子-空穴对的复合,提高光催化效率[20,22]㊂当掺氮功率与掺氮时间一定时,活性大红脱色率随外加偏压的增加先上升后下降,如图6(c)所示,在偏电压为20V 附近响应值最大㊂当达到最佳外加偏压时,继续增加外加偏压,光电子转移速率达到饱和,不能显著提高光电催化效率㊂通过模型计算,可得T i O 2纳米管掺氮最佳条件为:掺氮功率10W ,掺氮时间90s ,N -T i O 2纳米管光电催化降解活性大红的最佳外加偏压为20V ,活性大红脱色率预测值为44.53%,在最佳条件下进行试验,试验值为44.07%,两者误差率仅为1%,说明采用响应面法可以有效优化T i O 2纳米管的氮掺杂改性条件,对比活性大红脱色率模型A N O V A 和显著性分析可知,掺氮功率的F 值为4.39,掺氮时间的F 值为0.0037,外加偏压的F 值为6.62,可以推断出在所选择的试验条件范围内,3个响应因素对活性大红脱色率影响程度为:外加偏压>掺氮功率>掺氮时间㊂02202021年第2期(52)卷图6掺氮功率㊁掺氮时间与外加偏压对活性大红脱色率影响的三维响应曲面F i g63Ds u r f a c e g r a p h so f r e a c t i v e s c a r l e t d e g r a d a t i o nr a t e s h o w i n g e f f e c t o f n i t r o g e n-d o p e d p o w e r,n i t r o g e n-d o pe d t i m e a n db i a s v o l t a g e2.7活性大红紫外-可见吸收光谱在本实验体系的最佳条件下(活性大红浓度10 m g/L,掺氮功率10W,掺氮时间90s,外加偏压20V) N-T i O2纳米管光电催化活性大红过程中的紫外-可见光谱图如图7所示,活性大红的吸收峰形保持不变,说明降解过程中未出现新的中间产物,反应100m i n后,活性大红溶液脱色率达到98.7%㊂图7不同降解时间活性大红紫外-可见光吸收光谱F i g7U V-V i sa b s o r p t i o ns p e c t r ao f r e a c t i v es c a r l e ta t v a r i o u s d e g r a d a t i o n t i m e s3结论(1)采用等离子体法对T i O2纳米管掺氮改性,有效缩短了T i O2纳米管改性的时间,且N掺杂前后T i O2纳米管的表面形貌及晶型结构未发生改变,光吸收边界发生红移;(2)通过响应面法分析和优化,掺氮功率㊁掺氮时间与外加偏压3个因素相互之间交互性较好,对活性大红脱色率产生影响的程度从大到小排序为外加偏压>掺氮功率>掺氮时间㊂在掺氮功率10W,掺氮时间90s,外加偏压20V时,N-T i O2纳米管具有较高的催化活性;(3)N-T i O2纳米管对活性大红溶液有明显的光电催化降解作用,最佳条件下活性大红(250m L,10m g /L,反应时间为30m i n)脱色率为44.07%,与预测值44.53%相比,两者误差率仅为1%,100m i n后脱色率可达到98.7%,说明该方法所得的制备参数可信度较高,可为N-T i O2纳米管的实际应用提供参考㊂参考文献:[1]W a n g Y a n,G o n g Y a n.F r o m s t r u c t u r et o m o d i f i c a t i o n:t h e p r o g r e s s o fT i O2b a s e d p h o t o c a t a l y s t a n d i t s a p p l i c a-t i o n i n t h e p r e v e n t i o n a n d c o n t r o l o f a i r p o l l u t i o n[J].N e wC h e m i c a lM a t e r i a l s,2018,46(1):9-12(i nC h i n e s e).王岩,龚 .从结构到改性:T i O2基光催化剂的研究进展及大气污染防治应用[J].化工新型材料,2018,46(1):9-12.[2] Y a n g L,Z a n g Y,Z h a n g H,e t a l.M e a n i n g f u l c o m p a r i s o no f p h o t o c a t a l y t i c p r o p e r t i e so f{001}a n d{101}f a c e-t e d10220王理明等:等离子体掺氮T i O2纳米管制备及性能分析a n a t a s eT i O2n a n o c r y s t a l s[J].S c i e n c eB u l l e t i n,2016,61(13):1003-1012.[3] X i nC,S a p a n b i rST,M i nT,e t a l.S i g n i f i c a n t e n h a n c e-m e n t o f t h e p h o t o e l e c t r o c h e m i c a l a c t i v i t y o fn a n o p o r o u sT i O2f o re n v i r o n m e n t a la p p l i c a t i o n s[J].E l e c t r o c h i m i c aA c t a,2015,173:728-735.[4] L i S W,L iY Y,Y a n g F,e t a l.P h o t o c a t a l y t i co x i d a t i o nd e s u l f u r i 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v i r o n m e n t a l a n dC h e m i c a l E n g i n e e r i n g ,X i a nP o l y t e c h n i cU n i v e r s i t y,X i a n710048,C h i n a )A b s t r a c t :N i t r o g e n -d o p e dT i O 2n a n o t u b e s (N -T i O 2)a r e p r e p a r e db y a n o d i z i n g a n d p l a s m am e t h o d s o n t i t a n i u m s u b s t r a t e s a n dc h a r a c t e r i z ed a n d a n a l y ze db y S E M ,X R D ,E I S ,e t c .T h e ef f e c t s o f n i t r og e n -d o p e d p o w e r ,n i t r o -g e n -d o p e d t i m e a n db i a s v o l t a g e o n th e p e r f o r m a n c e o f t h eN -Ti O 2na n o t ub e s a r e e v a l u a t e db y r e s p o n s e s u r f ac e m e t h od .T he p h o t o e l e c t r o c a t a l y t i c p r o p e r t i e s o fN -T i O 2na n o t ub e s a r e i n v e s t i g a t e dw i t h10m g /Lr e ac t i v e s c a r -l e t s o l u t i o na s t h e t a r g e tde g r a d a t i o n a ge n t .T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e s u rf a c em o r p h o l og y a n d c r y s t a l s t r u c t u r e o fT i O 2n a n o t u b e s a r e n o t ch a n g e d a f t e r ni t r o g e n -d o p e db yp l a s m a ,a n d i t s p h o t o e l e c t r o c a t a l y t i c p e r f o r m a n c e i s b e t t e r .T h e o p t i c a l a b s o r p t i o n i s r e d s h i f t e d .W i t hn i t r o g e n -d o p e d p o w e r o f 10W ,n i t r o g e n -d o pe d t i m e of 90s ,a n db i a s v o l t ag e o f 20V ,N -T i O 2n a n o t u b e sh a s t h eb e s t p h o t o c a t a l y ti c p e r f o r m a n c e f o r r e a c t i v e s c a r l e t d e g r a -d a t i o n ,a n d t h e d e c o l o r i z a t i o n r a t e o f r e a c t i v e s c a r l e t i s p h o t o e l e c t r o c a t a l yt i c t o 98.7%i n100m i n .T h e r e l a t i v e e r r o r i s 1%b e t w e e n t h em o d e l e d a n do b s e r v e dv a l u e s .K e y w o r d s :p l a s m a ;N -T i O 2n a n o t u b e s ;p h o t o c a t a l ys i s ;r e a c t i v e s c a r l e t 30220王理明等:等离子体掺氮T i O 2纳米管制备及性能分析。

氮掺杂TiO_2可见光光催化研究进展

摘要: 实现 T iO 2 的可见光催化一直是光催化领域的热点和难点。近年来, 掺氮 T iO2 由于在可见光区具有较好的光催化活性引起了科研工作者的关注, 本文详细介绍了掺氮 T iO2 的制备方法、掺杂的氮的化学态和可见光响应机理的情况, 对未来的发展趋势作了预测。
关键词: 二氧化钛 ; 氮掺杂 ; 可见光光催化 ; 掺杂机理
机械化学合成法是指通过对反应物施加机械
第 5期
王岩等: 氮掺杂 T iO2 可见光光催化研究进展
7
能, 从而诱发这些物质的物理化学性质变化或使其与周围环境中物质发生化学反应。
Y in等 [ 12- 13] 在室温下, 先后用 P - 25粉末与六亚甲基四胺以及 ( NH 4 ) 2 CO3 通过高能球磨的机械化学方法得到 N 掺杂 T iO2 粉末。 DRS图表明, 光催化剂在 400 nm、550 nm 各有一个吸收带边, 对可见光的吸收能力明显增强。光催化氧化一氧化氮实验
磁控溅射法是在阴极和阳极两靶间加上一定的直流电压, 真空下电离惰性气体形成等离子体, 离子在靶偏压的吸引下撞击阴极的材料靶, 靶材表面的原子被撞击出来, 被惰性气体冷却和凝结或与活性气体反应沉积到基片上而形成纳米微粒。磁控溅射按使用的离子源的不同, 分为直流磁控溅射、交流磁控溅射、脉冲磁控溅射、射频磁控溅射等。
能够利用太阳能中大量的可见光部分是研究 T iO2 光催化剂的一个重要目标。金属离子掺杂能够有效的拓展 T iO 2 的可见光响应。但是金属离子掺杂的 T iO2 具有明显的缺点: 热稳定性差, 掺杂金属容易成为电子空穴复合中心, 有的掺杂方法需要昂贵的离子注入仪器。近年来, 阴离子掺杂的 T iO2 由于其在可见光区的光催化活性、并且克服了金属

可见光响应氮-磷共掺杂TiO2纳米管制备及光催化性能

可见光响应氮-磷共掺杂TiO2纳米管制备及光催化性能
可见光响应氮-磷共掺杂TiO2纳米管制备及光催化性能
采用水热-浸渍两步法合成了一系列N-P/TiO2纳米管光催化剂,采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis)等测试手段对其结构进行了表征.结果表明,300℃焙烧后的N-P/TiO2纳米管为锐钛矿相,氮和磷高度分散进入TiO2中.P和N掺杂含量分别为0.99%和0.56%.与纯TiO2纳米管相比,N-P/TiO2纳米管在可见光区的有较大的吸收,光吸收阈值产生红移.氮磷共掺杂可以明显提高TiO2纳米管的对甲基橙的光催化活性,其原因在于氮阴离子以N-Ti-O的结构进入TiO2,磷替换TiO2部份Ti4+,从而降低了电子和空穴复合几率.
作者：于莹张守民武海虹朱宝林王淑荣黄唯平 Yu Ying Zhang Shoumin Wu Haihong Zhu Baolin Wang Shurong Huang Weiping 作者单位：南开大学,化学系,天津,300071 刊名：南开大学学报(自然科学版) ISTIC PKU英文刊名：ACTA SCIENTIARUM NATURALIUM UNIVERSITATIS NANKAIENSIS 年，卷(期)：2007 40(6) 分类号：O643.32 关键词：TiO2纳米管氮磷共掺杂光催化可见光。