非金属元素掺杂TiO_2可见光催化剂.pdfVIP

第 29 卷第 2 期 2007 年 3 月 Vol. 29 No.2 Journal of Tangshan Teachers College Mar. 2007 非金属元素掺杂 TiO 可见光催化剂 2 刘长虹 （唐山师范学院物理系，河北 唐山 063000 ） 摘 要：非金属掺杂是在不降低紫外光活性的同时实现二氧化钛可见光响应的较好方法。对 TiO 掺杂氮、硫、 2 氟、碳的研究进行了评述。 关键词：掺杂；可见光活性；非金属元素；光催化；二氧化钛 中图分类号：O643.36 文献标识码：B 文章编号：1009-9115 （2007 ）02-0017-03 TiO 在污水治理等方面具有很好的应用前景，但由于其 TiO 介质传输到表面活性位进行光催化反应。从此，人们对非 2 2 在可见光区（450nm 以上）对光基本不能吸收，对太阳光利 金属掺杂半导体光催化剂产生了极大的研究兴趣。[3,4,5,6,7] 用率仅为 3%~5%，为实现TiO2 光催化技术能够在自然条件 1 N 元素对 TiO2 的掺杂改性 下应用，人们采用掺杂等手段对其进行改性，提高其可见光 非金属改性 TiO2 的研究最先采用的就是 N 元素，掺杂 区的活性。当前报道的多种元素掺杂与复合半导体光催化剂 过程中形成 Ti N ，降低了TiO 带隙能，使得 TiO 的激发波 2 2 2 都是基于提高光生电子-空穴的分离效率、抑制电子-空穴的 长由紫外扩展到了可见光区，提高了 TiO2 在可见光下的催 重新结合来提高光催化剂本征量子效率的机理。这类物质虽 化活性，实现了直接利用太阳光中的可见光来降解有机污染 [8] 然可以吸收可见光，但存在受光腐蚀的现象。并且由于金属 物。Diward 等 用 N2 和 Ar 体积比为 4:1 的混合气在室温、 离子的特性，这些掺杂体系实际都在 TiO2 的晶粒中增设了 3kV 的加速电压下溅射TiO2 单晶，然后在 900K、超高真空 电子-空穴复合点位，载流子在分离、捕获、迁移和扩散到 下对所得的晶体焙烧 3～5h，制得氮掺杂的TiO2 。XPS 图谱 表面过程中，有相当一部分在这些点位复合了，因此 TiO 表明，在 TiO 表面不存在氮原子，氮原子主要分布在 TiO 2 2