氮掺杂TiO2可见光光催化研究进展

实现TiO2的可见光催化一直是光催化领域的热点和难点。近年来,掺氮TiO2由于在可见光区具有较好的光催化活性引起了科研工作者的关注,本文详细介绍了掺氮TiO2的制备方法、掺杂的氮的化学态和可见光响应机理的情况,对未来的发展趋势作了预测。     

氮掺杂纳米二氧化钛的制备及其光催化性能

以三乙醇胺为氮源采用水热法制备了氮掺杂纳米TiO2光催化剂,采用XRD、TEM和UV—vis／DRS分析、表征氮掺杂对TiO2微晶尺寸、晶体结构、表面组成与光学性能的影响,并通过降解甲基橙溶液研究其光催化活性。结果表明：制得的氮掺杂二氧化钛均为锐钛矿型,粒径约为10nm,a掺杂引起光催化剂的吸收波长向可见光区红移。当pH=11．0,300℃焙烧3h时制得的氮掺杂TiO2光催化活性最强,甲基橙50min的降解率达98％。     

三维花状纳米TiO_2的制备及光催化性能研究

以钛粉和过氧化氢、NaOH作为反应物,在不使用任何硬模板和表面活性剂的条件下,通过简单的水热方法制备了三维状TiO2纳米结构。对合成花状TiO2的影响因素进行了研究。采用扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),X-射线衍射(XRD)和电子能谱仪(EDS)对所制的产物形貌和晶型结构进行了表征。结果表明,花状TiO2的直径大约为4μm,单个花瓣的厚度大约为10 nm,所得产物经过550℃热处理2 h后为锐钛矿型二氧化钛结构。以罗丹明B为目标降解物,考察其光催化活性,相同条件下,其光催化活性相对于纳米颗粒的TiO2提高了大约30%。     

氮掺杂TiO2光催化降解气相有机物(苯/乙烯)及其作用机理

采用氨水浸渍法制备氮掺杂Ti O2,在掺氮前,对沉淀法制备的无定形Ti O2粉末进行不同温度的煅烧,考察样品的前处理温度对掺氮效果的影响。实验证明,氮掺杂对Ti O2的晶相组成、晶粒尺寸和比表面积影响很小,所制备的掺氮样品具有可见光吸收,其中又以120TN样品的可见光吸收最显著。可见光光催化反应实验结果表明,掺氮样品(120TN)对乙烯的转化率为14.6%,矿化率92.0%;对苯的转化率43.0%,矿化率32.3%。紫外光光催化实验结果表明该样品基本上维持了Ti O2的紫外光光催化活性。模拟太阳光催化实验表明,该样品比Ti O2的光催化活性有大幅提高。SPX测试表明,氮是掺杂在Ti O2的氧空位或该位置的间隙处。综合分析表明Ti O2掺杂氮的结构形式应为O-Ti-N结构。并探讨了氨水浸渍法中N氮掺杂Ti O2催化剂的形成过程。     

氮掺杂对二氧化钛光催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法,以硝酸铵为氮源,制备了氮掺杂二氧化钛薄膜,通过紫外可见吸收光谱(UV-VIS)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)对氮掺杂二氧化钛进行表征,并以亚甲基蓝为降解模型,探讨了氮掺杂对二氧化钛光催化性能的影响。结果表明:当氮掺杂量为11%、煅烧温度为450℃时,其吸收光谱明显发生红移,样品的光催化活性最好。随着氮掺杂量的增加,薄膜的催化性能先增后减,主要原因是氮掺杂会影响晶相颗粒的生长和产生缺陷,薄膜表面更加粗糙,比表面积增大。煅烧温度对薄膜的催化性能的影响也呈现先增后减,因为煅烧温度会影响二氧化钛晶型的转变和结晶度的变化。     

钇掺杂TiO2纤维的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制得二氧化钛电纺前驱体溶胶,再以聚乙烯吡咯烷酮作为络合剂通过静电纺丝工艺制备了纯的和不同浓度Y3+掺杂的TiO2纳米纤维,并运用XRD、UV-Vis手段对样品进行了表征,研究了焙烧温度和掺杂浓度对样品结构、光吸收性能以及可见光催化活性的影响。研究结果表明,Y3+掺杂能够抑制TiO2的晶粒生长,提高相转变温度,扩大光响应范围。当热处理温度为550 C,Y3+掺杂浓度为1.5%时TiO2对甲基橙的可见光催化活性最高,经4 h降解率可达90.6%。     

掺杂超细TiO2的水热合成及其光催化研究

文章以Ti（SO4）2为原料，采用水热法合成掺杂超细TiO2，并采用激光粒度测试仪、XRD，以及扫描探针显微镜等仪器对样品的柱度、结构、形貌等进行了分析。同时研究了不同掺杂物质以及不同掺杂量对纳米TiO2光催化降解甲基橙溶液能力的影响。实验表明：所得样品均为锐钛矿相；掺杂0.03％Fe（Ⅲ）的TiO2和0．03％Mo（VI）的TiO2纳米粒子与纯TiO2相比，具有更好的催化活性。     

掺氮TiO2的制备与进展

TiO2是一种重要的催化剂，通过掺氮改性能够使TiO2具有可见光催化性能。介绍了当前掺氮改性TiO2制备方法和研究状况，并对未来的发展趋势做了展望。     

N掺杂介孔TiO2的制备及光催化性能研究

以十六烷三甲基溴化铵(CTAB)为模板,通过水热法与煅烧处理结合的方法合成高度分散和尺寸均匀的纳米介孔TiO2球.通过扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、N2脱附吸附、紫外可见漫反射光谱(DRS)和X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对介孔材料进行表征.结果表明,当氮掺杂浓度为2.0％时,介孔TiO2粒径较小(11.7 nm),孔径较大(9.0 nm),比表面积大(142.4 m2/g),禁带宽度较低(2.92 eV),氮掺杂相对含量可达到1.96at％(氮掺杂的固体TiO2仅为0.36at％),对可见光吸收能力明显增强,对罗丹明B降解效果最佳,3 h可达83％以上.     

N掺杂纳米TiO2的制备及其光催化性能

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-Vis DRS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：n(钛酸四丁酯)∶n(尿素)为1∶3,400 ℃下煅烧3.5 h,所得样品为锐钛矿晶型,平均粒径为13 nm。光降解甲基橙实验中,溶液pH值为4.0时,降解率最大,反应3 h降解率可达70.5%。     

微波助离子液体中氮掺杂TiO2催化剂的制备及其微波强化光催化活性

在室温离子液体介质中,采用溶胶-凝胶法以及微波干燥的方法制备了氯掺杂的光催化剂TiO2-N。在室温条件下,以甲基橙为模拟污染物,在微波超声波组合催化合成仪中,分别利用微波辐射（MW）、紫外光照（UV）和微波辐射一紫外光照（MW—UV）三种降解方式,主要考察了N掺杂量、微波干燥功率、微波干燥时间、煅烧温度和煅烧时间等因素对TiO2-N光催化活性的影响。结果表明,在离子液体用量为5．6mL、N掺杂量n（N）／n（Ti）=3：1、微波干燥功率210W、微波干燥时间20min、煅烧温度600℃、煅烧时间2h的条件下所制得的TiO2-N光催化剂具有较高的光催化活性;TiO2-N光催化剂在三种降解方式下对甲基橙的降解效果为：MW—UV〉UV〉MW,这表明微波与紫外光照有较好的协同作用,即微波一紫外光照具有强化TiO2-N催化剂降解甲基橙的效果。     

氮掺杂TiO2光催化剂的研究进展

氮掺杂TiO2在不降低TiO2紫外光活性的条件下，在可见光下也有很高的活性。是一种具有广阔应用前景的光催化材料。本文介绍了氮掺杂TiO2的掺杂机理、制备方法。并预测了今后的研究方向。     

硫与铁共掺杂对二氧化钛光催化性能的影响

采用水热法制得了硫和铁共掺杂的纳米TiO2光催化剂(TiO2-S-Fe).结果表明:TiO2S-Fe为金红石和锐钛矿的混晶,具有较高的光催化活性,太阳光照射50 min和紫外光照射60 min时对甲基橙的降解率分别达99%和975.TiO2-S-Fe具有较高光催化活性的原因可能是:掺杂的硫取代TiO2中的晶格氧形成Ti-S键,使TiO2的带隙能窄化引起对可见光的响应;同时部分掺杂的硫以S6 形式存在,从而增强了TiO2-S-Fe的表面酸强度,提高了对氧和有机物的吸附;铁掺杂降低了电子和空穴的复合几率.阴阳离子的协同作用提高了Ti02的紫外和可见光催化活性.     

富勒醇修饰氮掺杂二氧化钛复合材料及其光催化性能研究

本文采用四丁基氢氧化铵催化碱法制备富勒醇,并以富勒醇为原料,采用溶胶凝胶法制备富勒醇修饰氮掺杂二氧化钛光催化材料,对该复合材料的成分、结构等进行表征与分析,并研究复合材料的光催化还原CO₂的性能。结果表明,复合材料在可见光区的光吸收性能增强,表现出良好的室温可见光催化还原CO₂活性,其中CO平均生成速率达5.560 μmol·g^-1·h^-1,CH₄平均生成速率为0.789 μmol·g^-1·h^-1。分析认为,富勒醇复合与N掺杂有效提高了TiO₂的可见光催化活性。     

氮钒共掺杂二氧化钛的制备及光催化性能

针对氮、钒单掺杂对二氧化钛改性的优势,利用溶剂热法重点研究了氮、钒共掺杂对TiO2光催化性能的提高.采用X射线衍射、透射电镜和紫外-可见吸收光谱表征了掺杂TiO2催化剂的物相、尺寸及光吸收性质.实验结果表明,当Ti∶N∶V的摩尔比达到1∶1∶16％时试样在紫外区和可见光区的吸收强度最佳,亚甲基蓝在紫外灯照射30 min后的降解率可达91.7％.     

银掺杂二氧化钛/活性炭复合材料的制备及其光催化性能研究

为提高二氧化钛/活性炭（AC）复合材料对可见光的利用率,基于溶胶-凝胶法制备了银掺杂的二氧化钛/活性炭复合光催化剂。利用一系列测试方法对光催化剂进行了表征,通过亚甲基蓝（MB）和Cr（Ⅵ）废水的降解效果研究了其光催化活性。结果表明,掺杂银的材料,吸附性能和可见光下的光催化性能均得到提升。在材料投加量为400 mg/L情况下,银-二氧化钛/AC复合光催化剂在30 min内对10 mg/L MB溶液的降解率达到98.55%,在60 min内对20 mg/L MB溶液、10 mg/L Cr（Ⅵ）溶液的降解率分别达到76.92%和53.90%;与未掺杂的材料相比,降解率分别提升了14%、47%、137%。这是由于Ag纳米颗粒可以有效地俘获价带电子,减少电子空穴的复合,从而提高了光催化效果。     

Y和Si共掺杂纳米TiO2的制备及光催化性能

以自制的Gemini表面活性剂为软模板,钛酸四丁酯、正硅酸四乙酯、硝酸钇为原料,采用水热法制备了Y、Si共掺杂TiO_2(Y/Si/TiO_2)纳米颗粒。对Y/Si/TiO_2纳米颗粒的结构、形貌、光吸收范围及价态进行了表征;以甲基橙为模拟污染物,评价了样品的光催化性能。结果表明:TiO_2为单一的锐钛矿相,Y和Si成功的掺杂进入TiO_2晶格中;Y和Si掺杂抑制了晶粒长大,结晶度降低,减少了禁带宽度,从而使样品比表面积增大,提高了可见光的响应范围,降低了光生电子-空穴对的复合几率。当掺杂Y和Si的摩尔比为1:1时,1.0%Y/1.0%Si/TiO_2催化性能最好,500 W氙灯照射90 min,其降解效率达到95.5%。     

铈掺杂纳米二氧化钛可见光光催化降解苯酚性能

研究了Ce掺杂纳米二氧化钛作为光催化剂,在可见光条件下光催化降解苯酚的过程,并分别测试了Ce掺杂量、锻烧温度、焙烧时间、pH值以及催化剂用量等因素对苯酚溶液光催化降解过程的影响,同时总结了铈掺杂纳米二氧化钛可见光光催化降解苯酚性能的最佳条件,以希冀给予相关研究人员一些可行性的帮助和指导。     

氮掺杂二氧化钛光催化剂的研究进展

纯纳米二氧化钛禁带较宽,只能在紫外光下激发。拓宽二氧化钛的光谱响应范围,实现可见光激发,是二氧化钛基光催化材料面临的主要问题。氮掺杂二氧化钛具有良好的可见光催化活性,是具有可见光响应的二氧化钛基光催化材料的典型代表,近十年来受到了广泛关注。本文综述氮掺杂二氧化钛可见光响应机理和提高光催化活性方面的研究进展,提出今后值得关注与研究的方向。