中空Ta2O5/TiO2复合光催化剂的可控氧化制备及性能

以钛粉、钽粉为原料，炭黑作为反应性模板，通过熔盐法在炭黑表面原位生长了TaTiC2纳米碳化物涂层，并以所得TaTiC2/C复合物为碳化物前驱体，再经可控氧化制备出中空Ta2O5/TiO2复合光催化剂。采用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、紫外-可见（UV-Vis）漫反射（DRS）及N2物理吸附等手段对所制备的光催化剂进行形貌、显微结构及孔结构表征。以高压汞灯为紫外光源，以亚甲基蓝为目标降解物，通过光催化降解实验评价中空Ta2O5/TiO2复合光催化剂的光催化活性。结果表明，熔盐法生长碳化物涂层厚度均匀（20~30 nm），碳化物主要以TaTiC2晶相存在且具有纳米级的颗粒尺寸。中空Ta2O5/TiO2复合光催化剂同时具有200 nm左右的中空大孔结构及壳层10 nm左右的介孔结构。中空大孔和介孔的存在提高了所制备催化剂对亚甲基蓝的吸附能力。此外，TiO2与Ta2O5通过电子能带结构的耦合，有效提高了光生电子和空穴的分离效率，从而显著提高了光催化活性。nTi：nTa=2.5：1.5时，相应的中空Ta2O5/TiO2复合光催化剂表现出最佳的光催化活性，对亚甲基蓝的紫外光催化降解率高达97%