氮掺杂TiO2可见光光催化剂的制备与性能研究

"水解沉淀法制备氮掺杂TiO2可见光光催化剂 (2010年)，通过氨水在常温下掺杂，改善TiO2对可见光的响应能力，提高其光催化活性。" 这篇论文研究的是氮掺杂TiO2作为可见光光催化剂的制备方法及其性能优化。TiO2是一种广泛应用的光催化剂，但其主要对紫外线有响应，限制了其在可见光区域的利用效率。氮掺杂技术是改善这一问题的有效手段，它能够拓宽TiO2的光吸收范围，使其能够利用更宽的光谱，包括可见光部分。 论文中采用了水解沉淀法来制备氮掺杂的TiO2粉末，这是一种常见的化学合成方法，通过控制反应条件，如氨水的浓度和反应时间，可以调控氮掺杂的程度。实验中，作者使用了氨水作为氮源，这种方法简便且成本较低。通过X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)和X射线光电子能谱(XPS)等分析手段，对制得的样品进行了结构和光学性质的表征。 实验结果显示，氮掺杂导致TiO2的吸收边带向可见光区移动，意味着材料的光响应范围扩大。在降解亚甲基蓝的实验中，氮掺杂TiO2展现出良好的可见光催化活性，这证明了其在可见光下的高效光催化性能。然而，随着煅烧温度的升高，氮摩尔分数增加，TiO2的晶粒尺寸增大，这可能导致晶格缺陷减少，光生载流子的复合率增加，从而降低光催化活性。实验得出最佳条件为煅烧温度400℃，氮的摩尔分数2%，此时样品的光催化活性达到最高。 总结来说，该研究揭示了氮掺杂对TiO2光催化性能的显著影响，提供了优化氮掺杂条件以提高可见光催化活性的方法。这对开发新型、高效的可见光响应光催化剂具有重要的理论和实践意义，对于环境污染治理和可再生能源利用等领域有潜在的应用价值。