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N、Bi共掺杂TiO2光催化剂的制备及对靛红降解性能研究

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【中文关键词】溶胶-凝胶法  TiO2  光催化剂  紫外-可见分光光度仪  
【摘要】以硫脲为氮源,硝酸铋为铋源,钛酸四正丁酯为原料,利用溶胶-凝胶法制备了纯TiO2和不同比例N、Bi共掺杂的TiO2光催化剂样品。用紫外-可见分光光度仪对制备的催化剂样品进行了表征。
【部分正文预览】

自1972 年Fujishima 和Honda 发现TiO2电极在光照下分解水的功能以来[1], 金属氧化物半导体在光催化降解环境有机污染物中的应用引起了人们广泛的关注。其中TiO2因为具有良好的化学稳定性和抗磨损性, 低成本, 可直接利用太阳光等优点而被广泛深入地研究[2-3]。然而, TiO2具有较高的禁带宽度(3.0 ~ 3.2 eV), 故其只能吸收波长小于387.5 nm 的太阳光, 这样只能利用到达地球的太阳光能量的3% ~ 5%, 而占能量43% 的可见光得不到利用。此外, TiO2中光生电子和光生空穴的复合速率相对较大, 降低了光催化反应中的量子效率,致使光催化效率降低[4]。为使TiO2具有可见光催化活性, 研究者们尝试了许多方法, 如用金属氧化物和有机染料敏化剂耦合[5-7]、掺杂过渡金属等[8-9]。但是这种改性得到的催化剂可见光催化活性仍有待提高, 而且稳定性也较低。2001 年, Asahi 等首先报道了N 掺杂的TiO2, 在大于400 nm 的波长时具有显著吸收, 并在可见光照射下分解乙醛和亚甲基蓝, 具有光催化活性。此后, 关于N 掺杂TiO2的制备和光催化活性研究逐渐见诸报道[10], 而关于Bi3+ 掺杂TiO2的改性研究很少。2006 年, Rengaraj等[11] 利用溶胶-凝胶法制备了Bi3+ 掺杂改性的TiO2催化剂分别用来降解甲基对硫磷和受污染水中的硝酸盐, 表现了很好的光催化活性。本文主要探讨了N、Bi 共掺杂对TiO2光吸收能力和N、Bi 共掺杂TiO2光催化剂降解靛红的性能及其影响因素。

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