N掺杂锐钛矿TiO2的可见光光催化活性优化

本研究论文发表于2009年的《中南大学学报(自然科学版)》第40卷第4期，主要探讨了利用廉价的TiOSO4（硫酸氧钛）作为原料，通过水解法制备出正钛酸前驱体，进一步通过引入尿素作为氮源实现氮掺杂，从而制备出具有可见光光催化活性的氮掺杂纳米二氧化钛。这项工作对于提升二氧化钛的光催化性能具有重要意义。 作者们详细地研究了不同工艺参数对光催化活性的影响，其中包括煅烧温度、煅烧时间和Ti与N的配比。他们发现，氮掺杂显著增强了二氧化钛在可见光区域的光吸收能力，这表明氮元素的存在可能改变了其电子结构，提高了其对光的吸收效率。在一系列的实验中，他们发现400℃是最佳的煅烧温度，这个温度下制备的样品具有最高的可见光催化活性。 具体来说，当Ti与N的配比达到最优时，氮掺杂纳米二氧化钛在甲基橙降解实验中的表现优异，15分钟内能够达到97%的脱色率，这显示出其强大的光催化降解有机污染物的能力。这种新型材料在环境净化和能源转化等领域具有广阔的应用前景。 该研究采用了一系列先进的表征技术，如X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、热重-差热分析(TGA-DTA)以及X射线光电子能谱(XPS)，这些方法不仅证实了样品的结构特性，还提供了关于氮掺杂效果的定量数据。 这篇论文不仅介绍了氮掺杂二氧化钛的制备方法，还揭示了其在可见光条件下的高效光催化性能，为提高光催化剂的性能提供了新的思路和技术路线，对于推动光催化领域的发展具有重要的理论和实践价值。