In situ synthesis of Ti^(3+) self-doped mesoporous TiO_2 as a durable photocatalyst for environmental remediation  被引量:3

原位合成稳定的Ti^(3+)自修饰介孔TiO_2光催化剂在环境净化中的应用(英文)

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作  者:温美成[1] 章姗姗[1] 戴文锐 李贵生[1] 张蝶青[1] 

机构地区:[1]上海师范大学化学系资源化学教育部重点实验室,上海稀土功能材料重点实验室,上海200234

出  处:《Chinese Journal of Catalysis》2015年第12期2095-2102,共8页催化学报(英文)

基  金:supported by the National Natural Science Foundation of China(21477079;21207090);the Shanghai Rising Star Program(15QA1403300);the Program for Changjiang Scholars and Innovative Research Team(IRT1269);the Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education(20123127120009)~~

摘  要:This study developed a facile approach for in situ synthesis of a Ti3+ self-doped mesoporous TiO 2photocatalyst by an evaporation-induced self-assembly method using TiC l3,water,and F127 as the titanium precursor,solvent,and soft template agent,respectively. The as-prepared samples were investigated by X-ray diffraction,N2 adsorption-desorption measurements,ultraviolet-visible diffuse reflectance spectroscopy,electron paramagnetic resonance,and transmission electron microscopy. The influence of different reaction parameters such as the dosage of F127 and calcination temperature on the photocatalytic performance of the resulting products was evaluated. The optimized product exhibited high photocatalytic activity and stability in the oxidation of nitric oxide in air and photocatalytic degradation of methylene blue. The excellent photocatalytic performance of the Ti3+ self-doped mesoporous TiO 2 photocatalyst is attributed to the cooperation between the mesoporous structure and self-doped Ti3+ enhancing light absorption and effectively suppressing the recombination of photogenerated electrons and holes.半导体光催化剂Ti O2因具有绿色环保无污染、化学稳定性好及可实现稳定产氢等优点而广泛应用于光解水、废水处理和空气净化等领域.然而,锐钛矿相Ti O2禁带宽度约为3.2 e V,仅对紫外光响应.而在太阳光中,44%左右为可见光,紫外光仅占不到4%.为了提高Ti O2对太阳光的利用率和在可见光照射下的光催化活性,近年来人们采用掺杂金属/非金属离子以及与可见光催化剂复合等方法对Ti O2进行改性.但是这些离子掺杂的方法会不可避免地在Ti O2晶格中形成结构缺陷,这些结构缺陷作为光生电子和空穴的复合中心不利于电子和空穴分离.最近研究表明,通过Ti3+自掺杂可以很好提高Ti O2可见光催化活性,但是目前制备Ti3+掺杂Ti O2的方法较复杂,形成的Ti3+掺杂易在表面积聚而被进一步氧化,影响其光催化稳定性,不利于实际应用.因此,开发具有良好电子-空穴分离效率的可见光催化剂引起了广泛的研究兴趣.本文通过原位自掺杂Ti3+来提高Ti O2可见光光催化活性.以Ti Cl3为钛源,H2O为溶剂,F127为软模板,采用溶剂挥发诱导自组装的方法制备了蠕虫状Ti3+自掺杂的介孔Ti O2.采用X射线衍射(XRD)、N2物理吸附、紫外-可见漫反射(UV-vis)、透射电子显微镜和电子顺磁共振(EPR)对所制备样品结构、结晶度和形貌等进行了表征分析.通过控制表面活性剂用量和焙烧温度优化了Ti3+自掺杂介孔Ti O2的光催化活性.结果表明,在模拟太阳光照射下,所制样品对气相光催化氧化NO和水相降解有机染料亚甲基蓝表现出优异的催化性能和稳定性.Ti3+自掺杂介孔Ti O2有效扩展了催化剂的光吸收范围,提高了光生电子空穴的迁移效率.其优异的光催化活性和稳定性主要归因于掺杂在Ti O+2骨架中的Ti3和所合成催化剂多孔性之间的协同效果.固体UV-vis结果表明,所合成的Ti O+2具有很好的可见光响应,主要归因于在Ti O2材料合

关 键 词:Titanium(III) self-doping Mesoporous titanium dioxide Evaporation-induced self-assembly Nitric oxides oxidation PHOTOCATALYSIS 

分 类 号:X703[环境科学与工程—环境工程] O643.36[理学—物理化学]

 

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