掺氮TiO2可见光降解有机污染物的比较研究

用溶胶-凝胶法制备了不同掺杂量的N/TiO2复合纳米粉末,采用X射线衍射(XRD)、扫描透镜(TEM)、紫外-可见反射吸收光谱(UV-vis)对催化剂进行了初步表征.通过X射线光电子能谱(XPS)、元素分析仪(EA)测定其含氮量.XPS分析结果显示TiO2晶格中的氧被氮原子取代,N/TiO2表面存在Ti3＋离子;紫外-可见反射吸收光谱测得不同掺杂量的N/TiO2的禁带宽度(Eg),推测在TiO2价带上方生成了由N诱导产生的中间带,当氮、钛摩尔比为0.0880时N/TiO2的Eg最小,为2.50eV.在可见光下,以酸性桃红(SRB)和无色小分子对氯苯酚(4-CP)作为可见光活性实验的探针反应,确定了最佳掺杂比为nN/nTi＝0.0880.结果表明,最佳掺杂量下N/TiO2能显著降解SRB和4-CP,通过测定ESR,IR,TOC,COD,重点比较了TiO2在掺杂N前后在降解SRB和4-CP时的差异,包括氧化物种、矿化率、最终产物等,证明在可见光下,N/TiO2的降解机理为电子从独立的N2p轨道激发到Ti3d轨道,产生羟基自由基等氧化物种,达到降解有机物的目的.