不同鈦源摻碳二氧化鈦可見光催化活性的研究

肖逸帆，柳 松

（華南理工大學 化學與化工學院，廣東 廣州510640）

不同鈦源摻碳二氧化鈦可見光催化活性的研究

肖逸帆，柳 松

（華南理工大學 化學與化工學院，廣東 廣州510640）

為拓展二氧化鈦對可見光的響應,采用溶膠-凝膠法、水解法制備了碳摻雜二氧化鈦粉末。用X射線衍射、比表面分析和紫外-可見光漫反射吸收光譜等方法對制備的樣品進行了表征,對可見光照射下的光催化活性進行了測試,并考察了煅燒溫度對光催化活性的影響。結果表明:碳摻雜致使二氧化鈦在可見光區的光吸收增強,在降解甲基橙的實驗中表現出良好的可見光催化活性;隨煅燒溫度的增加,晶粒增大,可見光催化活性減弱。

二氧化鈦；光催化；碳摻雜；可見光

Abstract:In order to expand the visible light response region of titania,different carbon-doped titania powders were prepared by sol-gel method and hydrolysis method.The prepared samples were characterized by using XRD,BET and UV-Vis diffuse reflection spectroscopy.Moreover,the visible light catalytic activities of the samples were tested,and the influence of calcination temperature on the photocatalytic activity was investigated.The doping of carbon made an increase of optical absorption in the visible light region of titania,which made the carbon doped titania exhibit good visible light catalytic activity in the decolouration of methyl orange.With the increase of calcination temperature,the carbon content decreased,the crystallite size enlarged,and the visible light catalytic activity was weakens.

Key words:Titania;photocatalysis;carbon doped;visible light

前 言

TiO2被廣泛地用作光催化劑，因為它有著良好的光催化效果和化學穩定性，并且無毒無害、價格低廉。但是由于TiO2比較寬的禁帶寬度，只有少量的太陽光中的紫外光（3%～5%）能夠使二氧化鈦激發。

Asahi等[1]報道非金屬N替換少量（0.75%）晶格氧帶來可見光活性，開辟了一種置換氧位的TiNx摻雜態和TiO2帶隙的匹配構建可見光激發催化劑，引起科學研究者對非金屬摻雜二氧化鈦的極大關注。Wang[2]等人則運用密度泛函計算，推測當C替代了TiO2中O的位置（5%）后，C2p軌道可以顯著地和O2p重合，而且使得禁帶寬度變窄從而提高了可見光催化效果。Lettmann[3]在做N摻雜二氧化鈦時偶然發現，沒有摻雜的樣品也有光催化效果，從而發現摻C二氧化鈦的可見光活性。Kahn[4]隨后報道了摻碳二氧化鈦可以在可見光照下分解水，Sakthivel[5]等也是在研究摻N二氧化鈦過程中發現樣品含有碳元素，對比摻N的樣品光催化效果提高了5倍。……