微波輻照法制備氮摻雜二氧化鈦空心球及其光催化性能

江學良，郜艷榮，張玉婷，李晨健，鄧 琪

武漢工程大學材料科學與工程學院，湖北 武漢 430205

二氧化鈦（titanium dioxide，TiO2）具有良好的光穩定性、化學穩定性、價廉且無毒等優點，在凈化水、空氣及治理保護環境方面有著廣泛的應用前景［1-4］。TiO2由于禁帶寬度較寬，只能在紫外光照射下才有較好的光催化活性，對太陽光的利用率極低，難以在實際中生產應用。為了有效利用太陽光，拓寬TiO2的光譜響應范圍，使其具有可見光催化活性，需要對TiO2進行改性研究［5-7］。摻雜是一種提高可見光催化活性最簡單有效的方法，它可以有效抑制電子空穴對的復合幾率，提高光量子效率及TiO2表面的吸附能力，進而增強TiO2的可見光催化活性。摻雜方法通常包括金屬摻雜和非金屬摻雜［8-9］。Li等［10］以乙二胺為氮源，采用溶膠凝膠法制備出N-TiO2。所制備的N-TiO2拓寬了在可見光內的吸收范圍，并呈現出良好的光催化性能。Zhang等［11］用聚苯乙烯做為模板，通過溶膠凝膠法合成了N-TiO2空心球，測試結果顯示，在可見光下對羅丹明具有優異的降解效果。Jiang等［12］以三聚氰胺-甲醛樹脂微球為模板，通過溶膠凝膠法制備出Yb-TiO2空心球，研究發現在可見光下對甲基橙的降解率達89%。

不同形態的TiO2有著不同的光催化性能。與TiO2粉體相比，具有空心結構的TiO2具有低密度、高比表面積、良好的表面滲透性、高捕光效率等優點，光催化活性更加優異［13-15］。空心球的制備方法種類繁多，主要分為無模板法和模板法兩種［16-17］。但無模板法難以控制產物的形態和尺寸，而由模板法制備的空心球不僅形態和尺寸可控，還能改變空心球的殼層厚度，因此，模板法制備空心球的應用更為廣泛。……