[材] 应用表面科学
氮掺杂的影响在二氧化钛锐钛矿金红石相转变
1 介绍
作为一个环境修复剂光催化降解有机污染物，二氧化钛(TiO2) 潜在的应用一直是一个热门的研究课题。作为一个广泛的带隙半导体(3.2 eV为锐钛矿),其广泛的应用受到太阳能光低利用率(3800 C煅烧后,然后得到的催化剂。为准备的样本分别被称为纯二氧化钛NT-X,或为氮型掺杂的二氧化钛, (X代表煅烧温度)
2.2表征
一个VG Multilab 2000电子能谱仪(热电子公司、美国)与Mg K源用于x射线photoelec -《电子世界争霸战》能谱(XPS)测量;所有的结合能被引用到C 1 s峰在284.8 eV的表面外源碳。它们进行使用扫描电子显微镜(SEM、地产- 5610 lv)。结构和相组成作为合成粉体特征使用粉末x射线衍射(XRD)在D / max rbx射线衍射仪(Rigaku、日本)配有铜K拉迪亚-优化(= 0.154060 nm),和加速电压和应用目前分别被关押在40和50 kV马。热行为研究的样本热重量分析法(TG) 和差示扫描量热法(DSC)方法使用NetzscSTA 449 c tg dsc Jupter Aeolos(德国) 耦合质谱仪。 加热温度范围从室温◦1000 C(10◦C /分钟,在空气中)。耦合质谱仪漫反射率光谱测量一个紫外可见分光光度计(uv210
2、整合,中国)。
3 结论及讨论
XPS谱的氮杂质500的样品如图1所示。广泛和不对称氮1s高峰最终可以归结为两种化学形态的氮。在去杂质的中，宽阔的峰是和两个不同的山峰的，可以看到在图中明显是在399.2和400.7 eV中进行。这个峰在400.7 eV是分配给氮物种可能弱化在催化剂表面的 高峰在399.2 eV共同响应氮状态,代表氮原子形式混合氧化氮化钛(二氧化钛−x Nx)。图2显示了SEM图像的钛 500样品(左)和氮t500样品(右)。可以从图2看到,粒径氮t-500样品的数量远少于钛-500的样品的数量,这表明,催化剂颗粒的凝固在煅烧过程中受制于氮掺杂。图3显示了x射线衍射模式的样品在不同的煅烧温度(图3一:纯二氧化钛,图3 b:氮掺杂二氧化钛)。锐钛矿(1 0 1)峰是用于计算晶体粒子大小的方程,因为它具有相对强大的强度和与其他衍射峰不重叠的性质。表1所示是其平均粒径每个样本。从表1可以看出晶体粒纯二氧化钛在比较与氮型掺杂的二氧化钛在煅烧过程变化更快的,也就表明氮掺杂是保留了氮掺杂二氧化钛水晶粒子而生长变化的。金红石(1 1 0) 峰中可以找到x射线衍射图案的钛800样品 (1 1 0)而没有峰的金红石相同样也可以发现x射线衍射模式NT -(400500样品和NT样品图6所示。吸收边的NT -500样品,这是430海里(带隙能量:2.88 eV), 较与t500和P25，nt500样品中的二氧化钛。 氮掺杂的带隙可以变窄和增强二氧化钛的可见光的光催化活性。之前的研究表明,锐钛矿在良好的结晶度更家有效[10]。一个好具有良好结晶度的锐钛矿需要一个相对高的温度,然而,锐钛矿在一个高的温度将变换到金红石。氮掺杂提高了在煅烧过程中锐钛矿的相变温度,从而可以确保锐钛矿相存在在一个相对高温度而稳定环境中。 (≤700◦C)。
4 结论
二氧化钛和氮型掺杂的二氧化钛的纳米颗粒是充分准备了的。 氮掺杂保留了二氧化钛的晶体生长,增加了从锐钛矿到金红石的相变温度。类似氮化钛晶体和锐钛矿的结构,水晶像差和晶体持续生长导致了
相转变温度的增加。由于氮掺杂和适当的结晶锐钛矿二氧化钛，以及氮掺杂二氧化钛煅烧在500 摄氏度, ,所以显示出了最高的可见光催化活性密度。
