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N掺杂纳米TiO_2的制备及其光催化性能.pdf
化 工 进 展
2012年第 31卷第 5期 CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS
N掺杂纳米TiO2的制备及其光催化性能
宋巍巍,薛永强,苏黎宁,鞠洪斌
(太原理工大学应用化学系,山西 太原 030024)
摘 要:以钛酸四丁酯和 乙醇为原料,尿素为氮源,室温下采用溶胶.凝胶法制备 了氮掺杂的纳米TiO2粉末。采
用XRD、TEM、UV-VisDRS对样品进行了表征。结果表明:N掺杂使纳米TiO2的光谱响应范围拓展到可见光
区。较佳制备条件是:,z(钛酸四丁酯):(尿素)为 1:3,400℃下煅烧 3.5h,所得样品为锐钛矿晶型,平均粒径
为 13nrll。光降解甲基橙实验 中,溶液pH值为4.0时,降解率最大,反应 3h降解率可达70.5%。
关键词 纳米二氧化钛;氮掺杂;可见光;光催化
中图分类号:O614.411 文献标志码:A 文章编号:1000—6613(2012)05—1057—04
Preparationandphotocatalyticactivityofnano--nitrogen--dopedTiO2
SONGWeiwei,XUE Yongqiang,SULining,JUHongbin
(DepartmentofAppliedChemistry,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,Shanxi,China)
Abstract:Nano-N-dopedTiO2photocatalystwaspreparedbySol—Gelmethodatroom temperature,
using tetrabutyltitanate asraw materialand ureaasN source.TheN /TiO2photocatalystwas
characterizedbyX—raydiffraction (XRD),TEM ,UV-VisDRS.TheresultsshowthattheN doped
extendedthespectralresponserangeofnano-TiO2particlestothevisiblelightregion.Thebe~er
processparametersarethat:n(n—butyltitanate):n(urea)of1:3andcalcinatetimeof3.5hat400
℃,underwhichnano—N/TiO2isanatasephaseanditsaverageparticlediameteris13nm.Whenthe
photodegradationofmethylorange,theoptimalpH is40,degradationrateofmethylorangecanreach
70.5% after3h。
Keywords:nano-·titanium dioxide;ni~ogen--dope;visiblelight;photocatalysis
纳米 TiO2是一种广泛应用于实际生产的无机 使样品在可见光区具有较大的活性。目前氮掺杂方
光催化材料,其化学性质、光学性质均十分稳定, 法有氨气热处理法 】、磁控溅射法 l【们、溶胶一凝胶
无毒、无味,在环境保护领域有很大的应用前景, 法[11-12】、离子注入法L1引,其中溶胶.凝胶法所用设备
受到国内外广泛关注。影响TiO2光催化材料实用化 简单、粒径分布较窄、成本低、条件温和,适用于
的主要问题在于TiO2带隙较宽,光能利用率较低, 规模化生产。但是 目前的溶胶一凝胶法在合成过程中
对太阳光的吸收局限于紫外区,光能利用率不到 还需分别加入沉淀剂和掺氮剂,需二次处理,操作
4%。为此,许多科研工作者利用各种办法对二氧化 复杂,造成资源浪费和环境污染。
钛
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