HCl对介孔N掺杂TiO2光催化性能影响研究

"本文研究了HCl加入量对介孔N掺杂TiO2材料结构及其光催化性能的影响。实验以钛酸四丁酯为原料，二甲基甲酰胺为氮源，通过调整HCl的比例来控制水解过程，利用聚合溶胶-凝胶法制备出具有可见光响应特性的介孔TiO2材料。通过XPS、XRD和N2等温吸附-脱附测试，分析了N掺杂的形态以及HCl比例变化对材料结构和光催化活性的影响。" N掺杂TiO2材料是光催化领域的热点，因为它可以提高材料对可见光的吸收，从而增强其光催化效率。在这项研究中，作者发现当HCl与钛酸四丁酯的摩尔比值（r）从2增加到4时，所得材料的晶体结构保持为单一的锐钛矿相，但晶粒尺寸控制在10.5至11.5纳米范围内，这有利于提高光催化活性，因为小晶粒可以提供更多的活性表面位点。 此外，随着HCl比例的增加，材料的比表面积、孔隙率和孔径也相应增大。比表面积从19.6m²/g增加到77.8m²/g，孔径从3.7nm扩大到5.4nm。这些改变有助于提高光催化剂对光的吸收和提高反应物的吸附能力，进而提升光催化性能。 N掺杂不仅改变了TiO2的能带结构，使其能响应可见光，而且对光生电子-空穴对的分离和捕获有积极作用，从而提高光催化效率。研究显示，N掺杂TiO2材料在可见光下的催化活性显著，特别是当r为4时，材料对甲基橙的降解率达到99.2%，显示出优异的光催化降解性能。 总结来说，这项研究揭示了HCl加入量对介孔N掺杂TiO2材料的结构调控和光催化性能的影响，提供了优化光催化剂性能的重要参数。通过精细调控HCl的比例，可以制备出具有高比表面积、大孔径和良好可见光响应的N掺杂TiO2材料，这对于环境污染治理和可再生能源利用等应用具有重要意义。