氮掺杂?氧缺陷TiO<sub>2</sub>光催化剂的制备和性能*

材料研究学报

2013, Vol. 27

Issue (4): 404-410

研究论文

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氮掺杂?氧缺陷TiO₂光催化剂的制备和性能*

陈晶玲操小鑫陈亦琳高碧芬林碧洲

（华侨大学材料科学与工程学院厦门 361021)

Preparation and Properties of N-doped and Oxygen-deficient TiO₂ Photocatalyst

CHEN Jingling CAO Xiaoxin CHEN Yilin^** GAO Bifen LIN Bizhou

(College of Materials Science and Engineering, Huaqiao University, Xiamen 361021)

引用本文:

陈晶玲, 操小鑫, 陈亦琳, 高碧芬, 林碧洲. 氮掺杂?氧缺陷TiO₂光催化剂的制备和性能*[J]. 材料研究学报, 2013, 27(4): 404-410.
. Preparation and Properties of N-doped and Oxygen-deficient TiO₂ Photocatalyst[J]. Chinese Journal of Materials Research, 2013, 27(4): 404-410.

全文: PDF(1369 KB)

摘要: 采用NH₃-H₂气氛两步热处理法制备氮掺杂?氧缺陷TiO₂, 用X射线粉末衍射、N₂吸附BET法、X射线光电子能谱、元素分析、电子自旋共振谱、紫外?可见漫反射光谱和荧光光谱等技术对样品的晶相结构、表面化学状态、氮含量、氧缺陷位种类及含量、光吸收性能和光生载流子的分离效率等性质进行了表征, 研究了H₂气氛中不同热处理时间对催化剂性能的影响和催化剂样品在可见光 (λ > 400 nm) 条件下的光催化氧化能力。结果表明, 掺氮TiO₂催化剂经H₂热处理1 h后具有较好的可见光催化活性, 对苯的转化率和矿化率分别为66.8 %和47.5 %, 其降解效率高于单掺杂催化剂活性的总和, 双掺杂光催化剂活性的提高与氮杂质?氧缺陷双光活性中心的协同增强作用有关。

Abstract：N-doped and oxygen-deficient titanium dioxide was synthesized by heating TiO₂ in NH₃ atmosphere, followed by the post-calcination in H₂ for different time. The physicochemical properties of the products were characterized by X-ray diffraction (XRD), N₂-sorption BET surface area, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), elemental analysis (EA), electron spin resonance (ESR), UV-vis diffuse reflectance spectrum (UV-vis DRS) and photoluminescence spectrum (PL). The photocatalytic activity of catalysts was determined by the degradation of gas-phase benzene under visible light (λ > 400 nm) irradiation. Effect of the H₂ heat-treatment on the photocatalytic performance of the as-prepared catalysts was investigated. The results show that the N-doped TiO₂ post-heated in H₂atmosphere for 1 h exhibited the high photocatalytic activity. After photocatalytic oxidation for 5 h, the conversion rate and mineralization rate of benzene over the co-doped catalyst are up to 66.8% and 47.5%, respectively. The photocatalytic activity of the co-doped catalyst is much higher than that of the sums on N-doped TiO₂ and oxygen-deficient TiO₂. The enhanced photoactivity of the co-doped catalysts is related to a synergistic effect of N dopants and the oxygen vacancies in TiO₂ lattice.

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