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活性炭负载N掺杂可见光型TiO_2-xN_y/AC光催化剂的制备及性能研究

陈孝云 , 刘守新 , 张显权

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2008.00464

将活性炭负载与N掺杂有效结合, 采用酸催化水解法在粉状活性炭(AC)表面合成TiO₂前驱体, 在NH₃/N₂气氛中程序升温处理制得N掺杂TiO_2-xN_y/AC(TON/AC)光催化剂. 以苯酚为模型物, 考查了TON/AC紫外光区、可见光区及太阳光下催化活性以及分离性能、使用寿命. 采用XPS、XRD、DRS、FTIR、SEM、低温氮物理吸附对光催化剂的表面特征、吸光特性、晶相结构等进行表征. 结果表明, N以阴离子形式进入TiO₂体相并置换晶格中的O, 适量N掺杂的TON/AC在紫外光区、可见光区及太阳光下均表现出较高的活性. N掺杂在TiO₂表面生成Ti--O--N键, 形成新的能级结构, 使催化剂的吸收红移至450～550nm, 诱发TiO₂可见光催化活性. AC负载可降低TiO₂团聚体的尺寸, 增加催化剂比表面积, 为光催化降解提供高浓度环境, 从而提高光催化效率同时还可改善催化剂分离性能, 提高催化剂使用寿命.

关键词: TiO₂ , nitrogen doped , activated carbon , photocatalytic

活性炭负载N掺杂可见光型TiC2-xNy/AC光催化剂的制备及性能研究

陈孝云 , 刘守新 , 张显权

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2008.03.010

将活性炭负载与N掺杂有效结合,采用酸催化水解法在粉状活性炭(AC)表面合成TiO2前驱体,在NH3/N2气氛中程序升温处理制得N掺杂TiC2-xNy/AC(TON/AC)光催化剂.以苯酚为模型物,考查了TON/AC紫外光区、可见光区及太阳光下催化活性以及分离性能、使用寿命.采用XPS、XRD、DRS、FTIR,SEM、低温氮物理吸附对光催化剂的表面特征,吸光特性、晶相结构等进行表征.结果表明,N以阴离子形式进入TiO2体相并置换晶格中的O,适量N掺杂的TON/AC在紫外光区、可见光区及太阳光下均表现出较高的活性.N掺杂在TiO2表面生成Ti-O-N键,形成新的能级结构,使催化剂的吸收红移至450～550nm,诱发TiO2可见光催化活性. AC负载可降低TiO2团聚体的尺寸,增加催化剂比表面积,为光催化降解提供高浓度环境,从而提高光催化效率同时还可改善催化剂分离性能,提高催化剂使用寿命.

关键词: TiO2 , N掺杂 , 活性炭 , 光催化

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