赖氨酸辅助高分散金粒子修饰氮掺杂TiO2纳米管催化剂的合成及光催化性能

摘要 通过溶胶-凝胶法联合水热合成法制备了氮掺杂TiO2纳米管，并以该纳米管为载体，采用绿色无毒的赖氨酸作为链接剂和螯合剂，一步实现金粒子在TiO2纳米管上的高度分散，制备得到高分散金粒子修饰氮掺杂TiO2纳米管催化剂（Au/N-TiO2纳米管）. 表征了产物的形貌、结构、光学特性及组成，通过紫外光下甲基橙水溶液的光降解率评价产物的光催化活性，讨论了氮掺杂量、金负载量、赖氨酸及焙烧对合成催化剂光催化性能的影响. 结果显示，在赖氨酸存在下，金粒子在TiO2纳米管上呈高度分散状态，未发生聚集. 且与纯TiO2纳米管相比，Au/N-TiO2纳米管显示出更高的光催化活性. Au/N-TiO2纳米管的高催化活性是由于氮掺杂后引起的TiO2带隙能窄化、金粒子在载体上的高分散状态及金与TiO2形成的肖特恩势垒引起的低电子-空穴复合率共同作用导致的