【摘 要】
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以硫酸钛为钛源,通过水热法直接制备了非金属共掺杂的TiO纳米颗粒和纳米管,并分别采用XRD、 Uv-vis、XPS和光催化反应对其结构和性能进行了研究.当以硼酸和硫酸为掺杂剂时,得到了B、S共掺的TiO催化剂(TiO-B-S).XRD表明该催化剂为锐钛矿晶型,硫硼掺杂能抑制TiO粒径的生长;UV-vis表明该催化剂对可见光吸收增强,吸收带边明显红移.XPS显示B、S共掺杂改性使得TiO-B-S表面
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以硫酸钛为钛源,通过水热法直接制备了非金属共掺杂的TiO<,2>纳米颗粒和纳米管,并分别采用XRD、 Uv-vis、XPS和光催化反应对其结构和性能进行了研究.
当以硼酸和硫酸为掺杂剂时,得到了B、S共掺的TiO<<2>催化剂(TiO<,2>-B-S).XRD表明该催化剂为锐钛矿晶型,硫硼掺杂能抑制TiO<,2>粒径的生长;UV-vis表明该催化剂对可见光吸收增强,吸收带边明显红移.XPS显示B、S共掺杂改性使得TiO<,2>-B-S表面羟基氧含量提高,这对提高光活性有益.光催化降解甲基橙实验结果表明,在240℃下水热反应12h时制得的TiO<,2>-B-S具有较高的催化活性,在紫外光和太阳光照射下对甲基橙的降解率分别达99.8﹪、81.0﹪.硼硫共掺杂TriO<,2>具有较高的紫外光和可见光活性的原因可能是掺杂的硼以B<3+>进入晶格中,导致TiO<,2>晶格畸变、带隙变窄,S掺杂提高了TiO<,2>的表面酸度;B、S共掺杂对提高了TiO<,2>的光催化剂活性具有协同效应.
以硫脲为掺杂剂时,得到了N、S共掺的TiO<,2>催化剂(TiO<,2>-N-S).XRD表明TiO,,2>-N-S催化剂是高度结晶的锐钛矿型;UV-vis表明该催化剂对可见光吸收增强,吸收带边红移;EA分析表明催化剂中N元素的掺杂量从表向里递减;光催化降解甲基橙溶液测试结果表明TiO<,2>-S-N催化剂高于纯TiO<,2>和单掺硫TiO<,2>,在紫外光和太阳光下对甲基橙的降解率分别达88.2﹪、41.4﹪.TiO<,2>-N-S.催化剂光催化活性的提高与Uv-vis光区的强吸收、吸收带边的红移、氧缺的产生以及表面酸度的提高等因素引起的协同效应有关.
以硫酸钛和氨水水热反应制备N、S共掺杂TiO<,2>纳米颗粒,再以此颗粒为前驱体与10M NaOH水热反应制备了N、S共掺杂TiO<,纳>米管(TiO<,2>-N-S管).实验结果表明纯TiO<,2>纳米管的形成与水热反应温度和时间、水洗方式和水洗液pH有关.当水洗液pn为7时,160℃下水热反应24小时制得的纯TiO<,2>纳米管形貌较好,管长1800rim,管径50nm;当反应温度超过160℃以上时,纳米管中出现了棒状或带状结构.110℃时水热反应24小时制得的TiO<,2>-N-S纳米管的管长约为1500nm、管径在20nm左右,为金红石和锐钛矿混晶,XPS表明纳米管中掺杂元素N、S分别以Ti-N和S-S键形式存在,UV-vis图谱表明纳米管在可见光区域的吸收率高于纳米颗粒,且掺杂后的TiO<,2>纳米管紫外光催化活性高于未掺杂纳米管的.
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