溶胶-凝胶法低温制备N掺杂TiO2可见光光催化剂
Preparation of N-doped TiO2 Visible Photocatalyst under Low Temperature via Sol-gel Process
作者单位
盛永刚 中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室太原 030001
中国科学院研究生院北京 100049 
梁丽萍 中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室太原 030001
中国科学院研究生院北京 100049 
徐 耀 中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室太原 030001 
姜 东 中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室太原 030001
中国科学院研究生院北京 100049 
吴 东 中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室太原 030001 
摘要: 为了满足低温制备可见光光催化材料的需要,采用溶胶-凝胶法制备TiO2纳米晶溶胶,再与聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)直接反应制备N掺杂TiO2可见光光催化剂。通过XPS分析,说明N取代了部分晶格中的O,UV-Vis漫反射吸收光谱显示,光催化剂具有明显的可见光响应,这是由于N原子的2p轨道位于O原子的2p轨道之上,从而使得价带和导带间的能量带隙变窄,引起吸收带红移,产生明显的可见光吸收。依靠亚甲基兰(MB)的可见光降解实验证明,N掺杂光催化剂具有良好的可见光光催化活性,16 h MB降解率接近25%。
关键词: TiO2  光催化  可见光
基金项目: 
Abstract: Using a facile sol-gel method, N-doped TiO2 photocatalyst with obvious absorption in visible region was prepared at low temperature (100 ℃), through a direct reaction between nanocrystalline TiO2 sol and Polyvinylpyrrolidone (PVP). The results of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) showed the existence of N-Ti-N and O-Ti-N species, indicating the successful doping of N atoms, which were substituted for lattice oxygen without any influence on the crystalline phase of TiO2. In contrast to the undoped samples, the N-doped TiO2 photocatalyst could readily photodegrade methylene blue (MB) under visible light irradiation. The visible-light catalytic activity of thus-prepared photocatalyst resulted from the effect of the doped nitrogen, which gives high absorbance in the visible light range. In the substitutional N to O structure some N2p states lie above the O2p valence band, leading to a band-gap narrowing and obvious visible response.
Keywords: TiO2  photocatalysis  visible light
 
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盛永刚,梁丽萍,徐 耀,姜 东,吴 东.溶胶-凝胶法低温制备N掺杂TiO2可见光光催化剂[J].无机化学学报,2008,24(1):78-82.
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