V掺杂TiO2/AC光催化剂的制备及其可见光响应性能

"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。