原位碳、氮共掺杂二氧化钛空心球的制备与可见光光催化性能

doi:10.3866/PKU.WHXB201212253

物理化学学报 >> 2013, Vol. 29 >> Issue (03): 585-589.doi: 10.3866/PKU.WHXB201212253

原位碳、氮共掺杂二氧化钛空心球的制备与可见光光催化性能

刘素芹^1,2, 戴高鹏^1,2, 梁英^1,2, 刘华俊¹, 梁桂杰²

1 湖北文理学院化学工程与食品科学学院, 湖北襄阳 441053;
2 低维光电材料与器件湖北省重点实验室, 湖北襄阳 441053

收稿日期:2012-10-02 修回日期:2012-12-17 发布日期:2013-02-25
通讯作者: 戴高鹏 E-mail:dgp2000@126.com
基金资助:
湖北省自然科学基金(2012FFB01903)和湖北省教育厅项目(T201215, Z20102601, Q20122507)资助

Fabrication and Visible-Light Photocatalytic Activity of In situ Carbon and Nitrogen Co-Doped TiO₂ Hollow Sphere

LIU Su-Qin^1,2, DAI Gao-Peng^1,2, LIANG Ying^1,2, LIU Hua-Jun¹, LIANG Gui-Jie²

1 Department of Chemical engineering and Food Science; Hubei University of arts and science, Xiangyang 441053, Hubei Province, P. R. China;
2 Hubei Key Laboratory of Low Dimensional Optoelectronic Materials and Devices, Xiangyang 441053, Hubei Province, P. R. China

Received:2012-10-02 Revised:2012-12-17 Published:2013-02-25
Supported by:
The project was supported by the Natural Science Foundation of Hubei Province, China (2012FFB01903) and Research Program of Hubei Province Department of Education, China (T201215, Z20102601, Q20122507).

摘要/Abstract

摘要：

在H₂O₂-HF 的乙醇-水混合溶液中, 通过水热处理碳氮化钛(TiCN)制备了碳、氮共掺杂TiO₂ 空心球(CNTH). 用X 射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X 射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱表征了所制备的样品. 在可见光(λ≥400 nm)照射下, 通过降解甲基蓝检测了碳、氮共掺杂TiO₂空心球的光催化活性. 结果表明, 源于TiCN中的部分碳和氮原子原位掺入了TiO₂的晶格中, 部分碳掺入TiO₂点阵的间隙中. 该材料在整个可见光区展示了增强的可见光吸收, 其带边明显红移. 光催化研究表明在强可见光吸收和独特的空心球结构的协同作用下, 碳、氮共掺杂TiO₂空心球展示了比P25更高的可见光光催化活性.

关键词: 碳、氮共掺杂, 二氧化钛空心球, 可见光, 光催化

Abstract:

Carbon and nitrogen co-doped TiO₂ hollow spheres (CNTHs) were synthesized by hydrothermal treatment of titanium carbonitride (TiCN) in a mixture of H₂O₂, HF, ethanol, and water. CNTHs were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and UV-visible (UV-Vis) diffuse reflectance spectroscopy. Some of the carbon and nitrogen from TiCN was doped into the lattice of TiO₂ in situ, and some carbon atoms were incorporated into the interstitial positions of the TiO₂ lattice. The CNTHs exhibited enhanced absorption over the whole visible-light region and an obvious red shift at the absorption edges compared with that of TiO₂. The ability of the CNTHs to degrade methylene blue (MB) in aqueous solution under visible light irradiation (λ≥400 nm) was investigated. The CNTHs showed much higher photocatalytic activity than P25 in the degradation of MB because of the synergetic effects of their strong visible absorption and unique hollow sphere structure.

Key words: Carbon and nitrogen co-doping, TiO₂ hollow sphere, Visible light, Photocatalysis

刘素芹, 戴高鹏, 梁英, 刘华俊, 梁桂杰. 原位碳、氮共掺杂二氧化钛空心球的制备与可见光光催化性能[J]. 物理化学学报, 2013, 29(03), 585-589. doi: 10.3866/PKU.WHXB201212253

LIU Su-Qin, DAI Gao-Peng, LIANG Ying, LIU Hua-Jun, LIANG Gui-Jie. Fabrication and Visible-Light Photocatalytic Activity of In situ Carbon and Nitrogen Co-Doped TiO₂ Hollow Sphere[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29(03), 585-589. doi: 10.3866/PKU.WHXB201212253

链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB201212253

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2013/V29/I03/585

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