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第 11 卷第2 期 过 程 工 程 学 报 Vol.11 No.2 2011 年 4 月 The Chinese Journal of Process Engineering Apr. 2011 N和 Al共掺杂TiO 粉体的固相合成及可见光降解性能 2 1 1,2 1 1 蒋天智 ， 刘少友 ， 唐文华 ， 龙步明 (1. 凯里学院应用化学研究所，贵州 凯里 556011 ；2. 广西大学环境学院，广西 南宁 530004) 摘 要：采用固相反应法合成了 N 与 Al 共掺杂 TiO (N−Al−TiO )粉体材料，利用 XRD, UV−Vis, N 吸附及 XPS 等对 2 2 2 其进行了物相织构表征，并研究了可见光辐照下催化剂对中性红的降解性能. 结果表明，N 和 Al 均进入 TiO2 晶格或 晶格间隙，材料表面不仅存在替位取代形成的 N⎯Ti⎯O 与 Ti⎯O⎯Al 键，且存在间隙掺杂形成的 Ti⎯N⎯O 与 Ti⎯O⎯N 键. 与纯 TiO2 相比，N−Al−TiO2 对中性红显示出很高的可见光降解活性，2 h 内中性红的降解率为95.8%， 降解过程服从一级反应动力学规律. 关键词：氮与铝共掺杂；二氧化钛；固相反应；中性红；可见光降解 中图分类号：O643 ；TB32.1 文献标识码：A 文章编号：1009−606X(2011)02−0336−07 1 前 言 有工艺简单、操作方便、生产时间短、反应产率高、环 二氧化钛半导体材料具有较宽的能带间隙，因高 境污染少等特点，有利于快速筛选不同种原子掺杂 TiO2 效、价廉而广泛用作光催化剂[1]. 研究表明，TiO2 有多 的高效光催化剂. 中性红(Neutral Red, NR)作为一种杂 种晶型[2] ，通常情况下，锐钛矿相显示较好的光催化效 蒽环类有机染料，已广泛用作酸碱指示剂、生物探针， 率[3−5]. 在光催化应用中，TiO 通常只在紫外光下才显示 并应用于印染、毛纺工业，成为水和土壤的污染源. 目 2 出相对高的光催化活性和光稳定性，以降解纺织污物、 前对中性红的无公害处理少有报道. 本研究采用简单、 农药、有机氯等多种有机污染物[6,7]. 为此，国内外研究 高效的固相合成法制备了Al 与N 共掺杂的 TiO2 粉体材 者以掺杂改性或敏化来扩大 TiO2 的光响应范围，使其 料，探讨确定条件下其对中性红的可见光降解性能. 紫外光吸收边带尽量向可见光区域移动，以提高对太阳 2 实 验 光能的利用效率. 现阶段采用经典的无机合成方法如离 子溅射法、提拉法、镀膜法、溶胶−凝胶法、水热法等 2.1 试剂及材料 [8] [9] [10] 钛酸四丁酯(TBOT, 98%) ，化学纯；六水氯化铝
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