N,S共掺杂五氧化二铌的光催化性能研究

以硫脲(TU)和草酸铌为原料,采用固相法制备Nb_2O_5/TU质量比为1∶1,1∶2,1∶3的N,S掺杂五氧化二铌光催化剂。以X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射(UV-Vis)对不同光催化剂进行表征,研究了在紫外光照射条件下对罗丹明B的光催化降解效果。由XRD结果可知N,S掺杂没有改变Nb_2O_5的晶型结构,Nb_2O_5和N,S掺杂Nb_2O_5均以六方晶相结构存在。SEM结果表明,N,S掺杂Nb_2O_5表面出现孔隙,且催化剂粒径变小,当Nb_2O_5/TU质量比为1∶1时,催化剂表面孔隙较大且排列规则,在光催化过程中增大了与罗丹明B的反应面积,有助于光催化效果提高。XRF和XPS的表征结果证明,N,S掺杂进入Nb_2O_5晶体结构中,其中S以S~(6+)形式存在,可看作是以SO4_~(2-)形式吸附在Nb_2O_5表面,部分S~(6+)取代了Nb~(5+),而N取代O存在于O-NbN环境中。UV-Vis结果显示N,S掺杂Nb_2O_5带隙变窄而出现红移现象,拓宽了光的吸收范围,这有利于光催化效果的提高。光催化效果表明,在紫外光照射条件下降解罗丹明B,N,S掺杂Nb_2O_5的催化效果比Nb_2O_5提高约30%,尤其是当Nb_2O_5/TU质量比为1∶1时制备的光催化剂,3 h对罗丹明B降解效果为92%。