V掺杂TiO2/AC光催化剂的制备及其可见光响应性能

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"具有可见光响应的V-TiO2/AC光催化剂的制备 (2008年) - 该研究通过水热法制备了V掺杂的TiO2与活性炭(AC)复合光催化剂,用于提升光催化效率并扩展到可见光区域。实验表明,V-TiO2保持锐钛矿相,表面羟基密度增加,载流子复合几率降低,且吸收光谱延伸至可见光区。V-TiO2/AC在可见光下对4-氯苯酚的降解效果优于纯V-TiO2和P25,归因于V掺杂与AC的协同效应。" 本文是一篇工程技术类论文,主要探讨了如何提高光催化剂的性能,特别是使其能够响应可见光,从而扩大其在环保领域的应用潜力。作者采用了水热法制备V掺杂的TiO2/活性炭(V-TiO2/AC)复合材料,这是一种温和且有效的合成方法。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、漫反射光谱、红外光谱和荧光光谱等多种分析手段,对所制备的催化剂进行了全面的物化性质表征。 XRD分析显示,V掺杂并未改变TiO2的基本结构,仍维持在锐钛矿相,而没有观察到V的特定衍射峰,这意味着V成功地掺入TiO2晶格中。SEM结果揭示了V-TiO2纳米颗粒在活性炭表面形成了微-纳结构,这种结构有利于提高光催化活性。此外,通过红外光谱和荧光光谱,可以发现V掺杂的样品具有更高的表面羟基密度,这有助于增强光催化过程中吸附污染物的能力,并降低了载流子复合的几率,使得光生电子和空穴的分离效率得到提高。 进一步的光学特性研究表明,V掺杂使TiO2的吸收光谱范围扩展到了可见光区域,这是由于V3d电子的能级低于TiO2的3d电子,导致导带能级下降,从而使材料能够吸收更长波长的光。在可见光照射下,V-TiO2/AC对4-氯苯酚的催化降解效果显著优于纯V-TiO2和商业化的P25 TiO2,这证明了V掺杂和活性炭的协同作用对于提高光催化活性至关重要。 这项工作为设计和优化可见光响应的光催化剂提供了新的思路,特别是在环境污染物处理方面,如有机污染物的光催化降解。通过掺杂策略和合适的载体选择,可以实现更高效、更广泛的光能利用,对于推动绿色能源和环境保护技术的发展具有重要意义。未来的研究可能涉及不同掺杂元素、浓度以及优化复合结构,以进一步提升光催化剂的性能。