氮掺杂TiO_2光催化剂的制备研究进展
n掺杂tio2光催化剂的制备与表征
n掺杂tio2光催化剂的制备与表征
掺杂tio2光催化剂的制备与表征
掺杂Tio2光催化剂是一种新型纳米光催化剂，由Tio2和其他添加剂混合而成。
它们有利于催化复杂的有机化学反应，从而有效地改变或催化反应。
掺杂Tio2光催化剂主要有两种制备技术：湿法制备和固体相法制备。
湿法制备技术是用水溶液中的Tio2粉末，经过加热和分散，在光照条件下产生二氧化钛晶体簇，并与含有掺杂元素的添加剂交联形成混合复合结构。
固体相反应制备Tio2光催化剂时，将Tio2粉末混合挤压成薄片，在合适条件下形成纯TiO2晶体簇，并经过掺杂元素的添加，用于交联混合复合结构的制备。
掺杂Tio2光催化剂的表征主要有X射线粉末衍射(XRD)法，透射电子显微镜(TEM)法，X 射线光电子能谱(XPS)法，紫外-可见-近红外光谱(UV-Vis-NIR)分析，X射线衍射(XRF)以及氯化试验等几种常用的分析方法。
TEM结果可显示不同形态、尺寸以及外观上掺杂Tio2光催化剂颗粒的细节结构。
XPS测试结果可以检测掺杂Tio2光催化剂表面的化学性质，从而确定其元素成分，并可以测定混合物的表面定向性和活性位。
使用XRD分析可以检测Tio2的相变和晶态结构变化，以及掺杂元素的核磁共振（NMR）表征。
UV-Vis-NIR光谱测试可以检测掺杂TiO2光催化剂表面吸收特性，从而确定掺杂后催化剂表现出来的光谱特性。
综上所述，掺杂Tio2光催化剂有助于改变有机物有效的催化反应，常用的制备技术有湿法法和固体相法制备，而其表征可以通过XRD、TEM、XPS、UV-Vis-NIR光谱和NMR等方法来完成。
掺氮TiO2光催化剂的制备和结构表征与光催化性能研究
掺氮TiO2光催化剂的制备、结构表征与光催化性能研究邓小雪 20192401074一、实验目的1、练习文献检索2、了解制备掺氮二氧化钛制备的原理3、学会用溶胶-凝胶法制备TiO24、学会使用X射线衍射仪(XRD)对样品进行结构表征二、实验原理清洁能源太阳能的利用,环境污染的控制与治理是人类 21世纪面临和亟待解决的重大课题。
当前，利用光催化降解有机污染物已经成为处理环境问题最有希望的技术之一｡在光催化领域，人们研究开发了TiO2、CdS、WO3、ZnO等半导体光催化剂 ,由于 TiO2具有高效､廉价､耐化学腐蚀以及强光催化活性,因此纳米TiO2光催化技术成为研究的热点｡TiO2光催化氧化反应的机理是用能量大于或者等于禁带宽度的光照射时,其价带上的电子(e-) 被激发,跃过禁带进入导带,同时产生相应的空穴,即有电子(e-)-空穴(h+)对。
光生空穴h+有很强的得电子能，具有很强的氧化性,可夺取半导体颗粒表面的有害物的电子,使有害物得到氧化,而光生电子迁移到半导体微粒表面被氧化, 即吸附在TiO2表面的OH-和H2O将被氧化成·OH自由基，·OH为强氧化剂,能将它周围的有机物氧化，进行氧化- 还原反应。
其催化机理见图1[1]。
图1 TiO2光催化反应机理[1]利用TiO2对有机污染物进行光催化降解,最终使这些污染物生成无毒、无味的CO2、H2O及一些简单的无机物小分子,这为消除环境污染和水处理开辟了一条新的途径。
但是，作为一种好的光催化材料,TiO2还存在一些缺陷,主要表现在:①带隙较宽,仅能吸收紫外光,在可见光范围没有响应,对太阳光利用率低(约3%～5%);②光生载流子的复合率高,光催化效率较低。
这些缺陷限制了TiO2光催化剂的应用前景。
为此,人们在提高其可见光光催化活性和催化效率、有效利用太阳能等方面做了大量的深入研究。
结果表明:采用贵金属沉积、半导体掺杂(金属掺杂、稀土掺杂、非金属掺杂)、半导体复合、半导体光敏化、半导体表面螯合及衍生等技术对光催化剂进行表面修饰或改性处理,可以减小光催化材料的禁带宽度,扩展其光响应范围。
氮掺杂纳米TiO2光催化材料的制备及表征分析
了极 大 的改善 ， 也带来 了许 多环 境 问题 。 各种 但 在 环境 污染 中 ， 普遍 、 主要 和影 响最 大 的是化 学 最 最 污染 。 效地 控制 和治 理各 种化 学污 染物 ， 有 开发 能 把各 种化学 污染 物无 害化 的实 用技 术 是环 境保 护 的关 键 。采 用半 导体 光催 化氧 化技 术 降解 污染 物
文献标 识码 ： Ａ
文章编 号 ：８ ２ １ １ （ ０ ０）４ ０ ５ — ５ １１— ９８ ２ １ ０— ０６ ０
０ 引 言
随着 科学 技术 的发 展 ，人们 的 生活水 平 得 到
潮。
纳 米 ＴＯ 作 为一 种光 催 化 剂 ， ｉ 因其 具 有粒 径 小 、 表面积 大 、 性强 、 催 化 、 收性 能好 、 比 磁 光 吸
（ 西安 工程 大 学纺织 与材料 学 院， 陕西 西安
摘
７ ０４ ） １ ０ ８
要： 以钛 酸 丁 酯 为钛 源 ， 素 为氮 源 ， 用溶胶 一 凝 胶 法制 备 纳米 ＴＯ 胶 体 。通过 ＸＲ Ｆ — 尿 采 ｉ Ｄ、 Ｉ
Ｉ 、 Ｇ Ｄ Ｇ Ｕ — ｉ Ｄ Ｓ等 分析 方法 发现 ， Ｒ Ｔ ／ Ｔ 、 Ｖ Ｖｓ Ｒ 氮掺 杂 对 ＴＯ 的 晶型 转 化起 抑 制作 用 ； ｉ： 紫外 一 见光 可 吸 收光谱 的 分析 结果表 明 ， 氮掺 杂纳 米 ＴＯ 可有效 增 强其 紫外 光 区和 可见光 区吸 收性 能 ， ｉ 拓展 了
ｍ ｅａ ｔｏ ｅ ｔ ｌｎｉ ｇ ｎ． ｒ Ｋ ｅ ｗ ｏ ｄｓ ａ — Ｏ２ ｎｉ ｏ ｅ ｄｏ ｅ； ｏ ｏ ａａｙ ｉ ｃ ａ ａ ｌｒｚ ｔｏ ｙ ｒ ：ｎ ｎｏ Ｔｉ ； ｔ ｇ ｎ— ｐ ｐｈ ｔ ｃ ｔ ｌｓｓ； ｈ ｒ ｃｅ ｌａｉ ｎ ｒ
氮掺杂TiO2光催化剂研究进展
Ｋ等 ｒ利用 直流反应 磁控 溅射法在玻璃基体上制备出厚度约为 ４ ｌ ｒ Ｎ掺杂 ＴＯｚ ｔｎ的 ￣ ｉ 薄膜 ， 到的沉积膜 含有 ＴｉＩ 复合物 、 得 ０ 锐钛矿 以及 少量 金红石结构 Ｔｉ２ ｉ Ｉ 的吸收带边 向可见 ０ 。Ｔ ０ 光 区红 移 ， Ｎ掺杂引起 的最大红移从 ３Ｏ ｍ 提高到 ４ Ｏ ｍ。 ９ｈ２靶进 行 溅 射， ４ ％） Ａｒ ０ 制得 Ｔｉ２ Ｉ膜 ， ０～ Ｎ 然后 在 Ｎ２ 氛 ５ ０ 气 ５ ℃退火 ４ ｈ使薄膜结 晶。Ｎ掺杂促进 了 一 Ｒ相变 ， （ 一 Ｎ Ｔｉ２ Ｉ膜能够 吸收波长低于 ５ ０ｍ 的光 。Ｐ ａ ａａ ） ０ｎ ｒｂ ｋｒ
维普资讯
氮掺 杂 Ｔｉ ２ Ｏ 光催 化 剂研 究进展 ／ 红波 等 胡
・３ － ９
氮掺 杂 ＴＯ 光 催化 剂 研 究进 展 ｉ２
胡红坡 ， 宏生 ， 赵 郭子斌
（ 清华 大学核能与新能源技术研究院 ， 北京 １０ ８ ） ０ ０ ４
摘 要 对 Ｔｉ２光催 化 剂进 行 改性 ， （ ） 实现 可见 光 催 化 活 性 是 第二 代 光 催 化 剂 走 向 实 用 化 的 关键 。 氮 掺 杂 Ｔｉ２ （ ）
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ
Ｔｉ ，ｐ ｏｏ ａａｙ ｔ ｉｉｌ－ｇ ｔ ０２ ｈ ｔｃ ｔ ｌｓ ，ｖｓｂ ｅｌ ｈ ，Ｎ—ｏ ｅ ｉ ｄ ｐｄ
０ 引 言
Ｔ０ ｉ２光催化剂 以其价廉 、 无毒 、 定、 化能力强 、 稳 氧 杀菌 范 围宽等优 点， 引起人们 在环境 治理和能源开发方 面的广泛关注 。 需要 紫外 光激发才 能产生 光催 化活性 的 Ｔｉ 和 Ｚ Ｏ ０ｚ ｎ ２材料称
的方 向 ， 并且 应该 建 立 统 一 的催 化 剂性 能评 价 标 准 。 关键词 ＴＯ 光催化剂 可见光 氮掺杂 ｉｚ 中图 分 类 号 ： Ｇ １６ ４ Ｔ ４ ．
氮掺杂花状黑色二氧化钛(TiO_(2))的制备及光催化性能研究
当代化工研究Modem Chemical Research35 2021・05基础研究氮掺杂花状黑色二氧化钛(TQ)的制备及光催化性能研究*秦莲郭紫露刘娜马海燕王强段志英(西北民族大学化工学院甘肃730000)摘耍：本论文以金属钛粉和尿素为原料，利用水热法制备出氮掺杂黑色二氧化钛(Ti()2)光催化剂，并对其光催化性能进行了红外光谱、紫外光谱和SEM等表征实验，探讨了氮掺杂花状黑色二氧化钛(Tit)2)光催化剂的光催化性能.将甲基橙溶液作为目标降解染料，在模拟太阳光条件下照射含有不同氮掺杂含量的光催化剂的甲基橙溶液，紫外一可见分光光度计测试不同光催化剂的光催化性能.通过对不同形貌，不同掺杂量的催化剂比较研究，探讨结构与光催化性能之间丝关系.实验结果表明：以尿素:黑色花状二氧化钛=2:1餉比例制备的氮掺杂花状黑色二氧化钛催化剂对甲基橙溶液的催化降解效果最好，提高了对染料的降解作用°关键词：水热法；氮掺杂；花状黑色二氧化钛；可见光催化中图55•类号：0文献标识码：AStudy on Preparation of Nitrogen Doped Flower Black Titanium Dioxide(TiO2)and ItsPhotocatalytic PerformanceQin Lian,Guo Zilu,Liu Na,Ma Haiyan,Wang Qiang,Duan Zhiying(School of Chemical Engineering,Northwest University for Nationalities,Gansu,730000) Abstract:In this paper,the nitrogen-doped black titanium dioxide(RO)photocatalyst was prepared by hydrothermal method using titanium powder and urea as raw materials.The photocatalytic performance of the nitrogen-doped f lower black titanium dioxide(TiO^photocatalyst was studied by infrared spectroscopy,ultraviolet spectroscopy and SEM.Methyl orange solution was used as the target dye for degradation.Methyl orange solution containing different nitrogen doping content was irradiated under simulated sunlight conditions.The photocatalytic performance of different p hotocatalysts was tested by UV-Vis spectrophotometer.The relationship between the structure and p hotocatalytic p erformance was studied by comparing the catalysts with different morphologies and doping amounts.The experimental results showed that the nitrogen-doped f lowery black titanium dioxide catalyst prepared yvith the ratio of u rea to black f lowery titanium dioxide=2:l had the best catalytic degradation effect on methyl orange solution,which improved the degradation effect of d ye.Key words：hydrothermal method^N-doped\floral black titanium dioxide^visible light catalysis随着人类生活方式的改变和工业化的持续发展，如危险响口甸。
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。
可见光下氮掺杂TiO_2制备条件的研究
可 见 光 下 氮 掺 杂 ＴＯ２制 备 条 件 的 研 究 ｉ
史 永超 ， 陈志 敏 ， 李 雪 ， 刘 云义
（ 阳化 工 大 学 化 学 工 程学 院 ， 宁 沈 阳 １０４ ） 沈 辽 １ １２
摘
要 ： 以钛 酸 正 丁酯 、 酸 铵 为 原 料 ， 水 乙醇 为 溶 剂 ， 醋酸 为抑 制 剂 ， 硝 无 冰 乙酰 丙酮 为 螫 合 剂 ， 聚
体 为球 形 ， 径 约 为 ２ ｍ． 直 ８ｎ
关 键 词 ： 溶 胶 一 胶 ； 二 氧化 钛 ； 光 催 化 活性 凝 中 图分 类 号 ： Ｔ １５ ５ Ｓ９．９ 文献标识码 ： Ａ
世 界上钛 资 源 ９ ０％都 用 于 制造 Ｔ Ｏ ． 国 ｉ 我
钛 资 源储 量 占世 界 的 ４ ％ ， 全 球 之 首 ． ｉ ５ 居 ＴＯ
百世 化工有 限公 司 ， Ｒ； Ａ 去离 子水 ， 自制 ．
到较高 光催 化 活性 的 氮掺 杂 ＴＯ ｉ ：的制 备 条 件 ， 比较 在 此基 础上 制备 的 Ｎ— ｉ ， 体 分 别 在 ３ ０ ＴＯ 粉 ５
ｗ 氙灯 与 １０ Ｗ 紫外灯 下 的活性 ． ２
收 稿 日期 ： ２ １ ０ ０—０ ０ ６— ３
第２ ５卷
２ １ ０３ ０ｌ ．
第 １期
沈
阳
化
工
Байду номын сангаас
大
学
学
报
Ｖｏ１２５ Ｎｏ １ ． ．
Ｍ ａ． ｒ２０ｌ １
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｓ ＨＥＮＹＡＮＧ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ Ｉ ＯＦ ＣＨＥＭ Ｉ ＣＡＬ ＣＨＮ０ＬｏＧＹ ＴＥ
文章 编 号 ： １０ ４ ３ （ ０ １０ — ０ ３—０ ０ ４— ６ ９ ２ ｌ） １ ０ ２ ７
TiO_2光催化剂非金属掺杂的机理研究进展
作者简介:吴雪松,男,江西九江人,硕士研究生,从事与环境功能材料的设计与研发,E -mail :fengcaihangban @ ,TEL :1376714020收稿日期:2008212210TiO 2光催化剂非金属掺杂的机理研究进展吴雪松,唐星华,张 波(南昌航空大学环境与化学工程学院,江西南昌 330036) 摘 要:根据国内外对TiO 2光催化剂改性的研究状况,将TiO 2光催化剂的改性研究分为金属离子掺杂、贵金属沉积、表面光敏化、复合半导体、非金属离子掺杂等方面。
其中,非金属掺杂较其他方式的掺杂优势明显,但其机理研究不够深入。
对TiO 2光催化剂的各种非金属掺杂的机理研究进展进行了综述。
关键词:TiO 2;非金属;改性 中图分类号:O 64411 文献标识码:A 文章编号:167129905(2009)0520033203 TiO 2在常温常压下能使水中造成污染的有机物较快地完全氧化为CO 2和H 2O 等无害物质,具有表面晶格缺陷、高比表面能、化学性质稳定、无毒、反应速度快、价格低廉等优点,是一种较为理想的光催化剂。
但是,TiO 2作为光催化剂的应用也存在不容忽视的缺点:吸光频带窄,光生空穴电子复合速度快,量子产率低,只对太阳光中的紫外光有响应。
为此,各国科研工作者积极探索TiO 2的改性方法。
TiO 2的改性大致包括金属离子掺杂、贵金属沉积、表面光敏化、复合半导体、非金属离子掺杂。
掺杂金属离子、金属氧化物,贵金属沉积、复合半导体等方法都有较好的可见光响应特性,但金属元素的掺杂使热稳定性变差,易成为电子-空穴对复合中心,降低了光催化活性,并且金属元素注入的成本也较高。
另外,金属元素掺杂还会降低紫外光活性。
表面光敏化存在受光腐蚀的现象,且可能产生二次污染。
与以上方法相比,掺杂非金属离子不但能将纳米TiO 2的光响应波长拓展至可见光区域,还能保持在紫外光区的光催化活性。
非金属元素掺杂TiO 2制取方式简单,光催化效率高,必将成为纳米TiO 2改性的主流方向。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
7
影响氮掺杂的因素
影响氮掺杂的因素有很多- 目前主要有 8+ 值、 焙烧温度、 焙烧时间等 * 值 3.1 pH 以液相反应制备催化剂时受 8+ 值影响较大 * 柏源 9 !7 : 以 ’(;<1 为前驱体 - 水合肼和氨水的混合溶液为氮 源 - 采用共沉淀法制备可见光响应型氮掺杂二氧化钛光催化剂 - 重点研究了制备过程中 8+ 值对催化剂的微 结构和光催化活性等物化性质的影响 * 8+ 值升高- 促进催化剂从板钛矿向锐钛矿的转变- 但晶粒尺寸逐步增 大 - 比表面积略有下降 - 8+ 值显著影响催化剂掺杂物种及其浓度 - 从而影响催化剂的光谱特性 * 随着 8+ 值 升高- 促进表面硝酸盐的形成 - 覆盖催化活性位 - 抑制可见光催化活性 - 8+ = 7* 2 时可见光活性最好 * 3.2 焙烧温度 焙烧温度对氮掺杂有很大的影响 - 温度过高氮容易逸出- 温度太低- 又往往难以实现掺杂 * 但是不同的制 备方法 - 以及选择不同的氮源其焙烧温度也不同 * 一般认为在氮气或氨气气氛下焙烧所需温度较高 - 超过 溶胶 5 凝胶法焙烧温度通常不超过 2%% 3 * 但是李威 9 !1 : 等采用溶胶 5 凝胶法制备以 2%% 3 * 而水热合成法、 活性炭纤维为模板的掺氮 ’()! 光催化剂时 - 焙烧温度达 "%% 3 * 3.3 焙烧时间 秦晓峰 9 !2 : 等通过在 6+7 气氛的管式炉中锻烧 ’()! - 考察焙烧时间对氮掺杂二氧化钛可见光活性的影 响 * 认为随焙烧时间的延长 - 有利于氮的掺杂 * ;4>0 9 !" : 在制备以氮掺杂的二氧化钛覆盖中空玻璃微珠时 - 考 察焙烧时间及焙烧温度的影响 * 认为在 "2% 3 焙烧 2 4 具有较高的催化活性 - 能直接利用太阳光 - 并且易于 从水中分离 * 总之 - 影响氮掺杂的因素还有很多 - 如升温、 降温速度通入气体的比例等 * 但是不同的制备方法 - 各种因 素的影响也不相同*
第!期
孟祥东等： 氮掺杂 "#$! 光催化剂的制备研究进展
!%
将 "#$! 放置于 &’( 、 &! 及它们与其他气体 ) 如 *+ 气 , 的混合气体等富含氮元素的气氛中煅烧 - 气体受热 分解出高活性的 & 离子渗入二氧化钛表面 - 取代 "#$! 分子中少量的氧原子 - 得到掺氮产品 - "#$! 催化剂中含 氮量是通过控制气氛中气体的组分和煅烧温度来控制 . 朱国平 / 01 2 将一定量的偏钛酸、 浓盐酸和去离子水配 成一定浓度的浆料 - 煮沸一定时间 - 冷却至室温 - 用氨水调 3’ 至 4- 离心、 洗涤至无杂质离子 - 经真空干燥箱 干燥后 - 粉碎制得前驱体水合二氧化钛 - 然后在氨氩气氛的管式炉中 511 6 焙烧进行掺氮反应 - 制备出具有 可见光活性的粒径为 !1 78 纳米 "#$! 9 ! & ! 粉体 . 2.3 水热合成法 水热合成法就是用某物质的盐作为前驱物在水中进行分解从而制备目标产物 . :;8<=>7# / 00 2 等采用水热 法分别以三乙胺、 氨水、 硝酸、 甲酰胺为氮源制备了氮掺杂的二氧化钛粉末 - 结果表明不同的氮源制备的可 见光催化剂活性不同 . 其中以甲酰胺为氮源制备的可见光催化剂活性最好 - 硝酸为氮源制备的可见光催化 剂活性最差 . 黄雪锋 / 0! 2 在以聚四氟乙烯为内衬的高压釜中 - 加入钛酸四丁酯和氨水 ) !?@ , - 体积比为 AB ?. 盛放在玻 璃杯中密封 - 升温到 0?1 6 - 升温速度为 ( 6 ・ 8#7 9 0 - 使高压釜中的氨水气化 - 在高温高压的气氛中 - 水热 时间为 % C- 恒温得到颗粒均匀的纳米掺 & 的 "#$! 颗粒沉淀物 . 自然冷却后抽滤 - 然后在空气气氛中 - 以 ( 6 ・ 8#7 9 0 的速度升至 %11 6 恒温煅烧 ! C- 然后自然冷却后 - 研磨得到催化剂粉末 . 粒径达 ? 78- 可见光 吸收区为 A11 9 %11 78. 包南 / 0( 2 以钛酸四丁酯和氨水为原料 - 通过水热法制得层状钛酸铵前驱体 - 并在 A11 6 下对其进行热分 解 - 制 得 了 & 掺 杂 锐 钛 矿 "#$! 纳 米 晶 . & 掺 杂 后 产 物 的 吸 收 边 红 移 至 %%1 78 左 右 - 禁 带 宽 度 减 小 至 !. !% <D. 2.4 溶胶 - 凝胶法 溶胶 9 凝胶法与其它方法相比具有许多独特的优点 B ) 0 , 由于溶胶 9 凝胶法中所用的原料首先被分散 到溶剂中而形成低粘度的溶液 - 因此 - 可以在很短的时间内获得分子水平的均匀性 - 在形成凝胶时 - 反应物 之间很可能是在分子水平上被均匀地混合 E ) ! , 由于经过溶液反应步骤 - 那么就很容易均匀定量地掺入一些 微量元素 - 实现分子水平上的均匀掺杂 E ) ( , 与固相反应相比 - 化学反应将容易进行 - 而且仅需要较低的合成 温度 - 一般认为溶胶 9 凝胶体系中组分的扩散在纳米范围内 - 而固相反应时组分扩散是在微米范围内 - 因此 反应容易进行 - 温度较低. 秦好丽 / 0A 2 以钛酸四丁酯为钛源 - 乙醇为溶剂 - 冰醋酸为抑制剂 - 加入去离子水 - 用磁力搅拌器搅拌 1. % C- 以氨水为氮源 - 在剧烈搅拌下滴加氨水 - 搅拌 0 C- 然后陈化 ! F 形成凝胶 - A11 6 下焙烧制备出具有 可见光活性的氮掺杂的二氧化钛可见光催化剂 . 结果表明在 & G "# 为 A@ 时制备的可见光催化剂具有较好的 活性 . 在 ( C 内对巯基苯并噻唑的降解率超过 H1@ . 肖文敏 / 0% 2 将尿素和硫脲溶解在用盐酸调节 3’ 值为 ! 的乙醇溶液中 - 再取钛酸丁酯加入到乙醇中混合 将钛酸丁酯与乙醇溶液在磁力搅拌条件下 - 慢慢滴加到尿素和硫脲的乙醇溶液中 - 滴加完毕后继续搅拌 % C- 旋转蒸发浓缩后 0!1 6 烘干 - 将所得固体粉末研细 - 在马弗炉中 A%1 6 焙烧 ( C 得到掺杂 & 和 I 的 "#$! . 粒径为 % 78 左右- 并且使得纳米 "#$! 的吸收范围拓展到可见光区域- 从 A11 78 拓展到 %?1 78. J#< / 05 2 等人首次报到了用溶胶 9 凝胶法在 011 6 下以硫脲为掺杂原料制备出氮硫共掺杂的二氧化钛 . 其制备过程为 B 首先将 "#KLA 加入到去离子水中 - 在冰水浴中剧烈搅拌 1. % C- 用氨水调节 3’ 至 4- 继续搅拌 !A C- 多次洗涤至检测没有 KL 9 为止 . 再加入去离子超声分散 - 然后边搅拌边加入 ’! $! - 最后加入硫脲 - 并在 011 6 油浴锅恒温搅拌 01 C. 将所得产物 ?1 6 下烘干 !A C 研磨后制得氮硫共掺杂的二氧化钛粉体 . 结果表 明在硫脲与 "#KLA 摩尔比为 !1B 011 时 - 制得催化剂活性最高 - 且全部为锐钛矿型 - 其比表面积为 !A% 8! G M粒径为 ? 78- 在 !A C 对甲基橙降解率达 H5. 5@ . 吴遵义 / 04 2 采用溶胶 9 凝胶法制备了氮掺杂纳米 "#$! - 并采用光分解沉积法在 & 9 "#$! 表面负载上微量 金属 N=- 形成铂 9 氮共掺杂纳米 "#$! . 溶胶 9 凝胶法存在一些问题 - 影响溶胶凝胶形成的因素如溶液 3’ 值、 溶液浓度、 反应温度、 反应时间和 催化剂等没有深入的研究 . 再者 - 制备粉体时 - 粒子的团聚现象明显 - 影响烧结体的致密度和微观结构的均 匀性 - 降低材料的高温性能 - 这些因素都限制着它的发展 - 有待于进一步的解决 . 2.5 其它制备方法 O>7M / 0? 2 等以硝酸铵为氮源 - 水解 "#KLA - 在 A11 6 焙烧制备粒径为 51 78 的可见光催化剂 . 唐玉朝 / 0H 2 等 以氨水为沉淀剂用沉淀法制备出黄色且具有可见光吸收性能的二氧化钛光催化剂 . 马永新 / !1 2 等利用多弧离 子镀在玻璃衬底上制备了 "#$! 薄膜和氮掺杂的 "#$! 薄膜样品 - 理想工艺下镀制的掺氮 "#$! 薄膜经 A11 6 加热后 - "#$! 薄膜光吸收限由 (?% 78 红移至 %11 78. 王薇薇 / !0 2 采用常压化学气相沉积 ) *NKDP , 法 - 以四氯 化钛 ) "#KLA , 、 氧气 ) $! , 、 氨气 ) &’( , 作为先驱体 - 成功制备了掺氮二氧化钛 ) "#$! , 薄膜 . 庄惠芳 / !! 2 用电化学阳
!"
淮北煤炭师范学院学报 # 自然科学版 $
!%%& 年
极氧#43;, 作电解液 - 于室温 !% . 电压下恒电位阳极氧化 纯钛板 !% /(0- 将制备好的样品浸泡在氨水溶液中过夜 - 取出后放入马弗炉中 - 在 12% 3 条件下 - 恒温热处 理 ! 4- 制得掺氮 ’()! # ’()! 5 !6 ! $ 纳米管阵列*
收稿日期 ! "##$ % &" % #& 基金项目 ! 安徽省教育厅自然科学研究项目 ’ ()"##*+#&, - . 绿色材料化学重点实验室科研基金 ’ (/01 ’ 2 - #3 作者简介 ! 孟祥东 ’ &3*, % - 4 男 4 安徽砀山人 4 硕士研究生 4 研究方向为纳米催化材料 . 通讯作者 ! 张茂林 5
"
氮掺杂二氧化钛的制备方法
自发现掺氮 JBN" 在可见光区域具有优良光催化性能以来 4 人们利用多种方法制备掺氮 JBN" 4 目前制备 掺氮 JBN" 的主要方法有 ! 2.1 机械力化学法 机械力化学法制备掺氮 JBN" 4 是将 JBN" ’ 包括无定形态 - 或 JBN" 前驱物与含氮化合物混合物料放入高能 研磨设备中 4 利用研磨产生的压缩、 剪切、 扭转、 摩擦、 弯曲、 冲击等力量将能量作用在物料上 4 使物料发生晶 格畸变 4 诱导物料发生物理化学反应 4 从而达到掺氮目的 5 王金淑 S 3 T 采用六次甲基四胺为氮源 4 将原料 JBN" 和混合物经过高能球磨处理后 4 合成的 : 掺杂 JBN" 主要为锐钛矿和板钛矿的混晶相 4 与原料相比具有小的 晶粒度和大的比表面积 4 部分粒径为 "# % 6# >R4 对波长大于 ,## >R 的可见光具有良好的吸收性能 4 其吸收 边红移至 O6# >R5 机械化学法采用球磨机、 行星磨等常见设备 4 具有设备易得和操作简便等特点 4 但在研磨过程中对产物 微结构的调控较为困难 4 粒径差别较大 5 氮气气氛下的热处理工艺 2.2 氨气、