D0I:10.13374/1.issnl00103.2008.11.006 第30卷第11期 北京科技大学学报 Vol.30 No.11 2008年11月 Journal of University of Science and Technology Beijing Nov.2008 N/TiO2可见光催化的氧化能力 唐建军)邹原)张伟) 湖炜平)周康根) 1)深圳职业技术学院建筑与环境工程学院，深圳5180552)中南大学冶金科学与工程学院，长沙410083 摘要以饱和尿素溶液水解沉淀工艺制备水合TiO2,再于温度600℃的空气气氛下煅烧2，制得淡黄色的N/T02光催化 剂，并以活性艳红X-3B、2,4二氯苯酚及CHC00一作模型污染物，着重研究了N/Ti02的可见光催化反应特性，XPS结果表 明，掺杂N是以形成Ti-N化学键的形式进入了TiO2的晶格.UV-Vis结果表明，N/TiO2光催化剂对波长不低于400m的可 见光有明显的吸收效应.光催化结果表明：N/Ti02在主峰420m的荧光灯作用下，对活性艳红X-3B及2,4-二氯苯酚有明显 的降解作用，但对CH3C00ˉ无降解作用，然而当在主峰254nm或365m的紫外灯作用下时能降解CHC00ˉ：激发光源波长 在紫外区还是可见光区与光催化的氧化能力是密切相关的· 关键词光催化：掺氮：可见光；氧化能力 分类号0643.32 Oxidative power of N/TiOz photocatalysis under visible illumination TANG Jianjun),ZOU Yuan),ZHA NG Wei),XIE Weiping,ZHOU Kanggen2) 1)School of Construction and Environmental Engineering.Shenzhen Polytechnic.Sherhen 518055.China 2)School of Metallurgical Science and Engineering,Central South University.Changsha 410083.China ABSTRACT N-doped TiO2 photocatalyst was prepared by calcination of hydrated titanium dioxide in ambient atmosphere at 600C for 2h,which was obtained by using saturated urea solutions as precipitant.The photocatalytic properties of the obtained yellow sam- ples were studied using reactive brilliant red X-3B.2.4-dichlorophenol and CH3COOas model pollutants.XPS results indicated that nitrogen was doped into TiOz lattice in the form of Ti-N chemical bond.UV-Vis results showed that the sample could absorb the visi- ble light wavelength above 400nm.Photocatalytic results revealed that X-3B and 2,4-dichlorophenol could be degraded by N/TiO2 photocatalysis when using a fluorescent lamp of 420nm in main wavelength as the light source,while CH3COO could not be degrad- ed.however.CH3COO could be degraded by N/TiO2 photocatalysis under UV irradiation.The wavelength of excitation illumina- tion has great influence on the oxidative power of N/TiO2 photocatalysis. KEY WORDS photocatalysis:nitrogen doping:visible light:oxidative power T02光催化受到了世界各国环境研究者的广 Ti02以引入更多的氧空位生成T:3+[3]、与其他半导 泛关注，以其解决日益严重的水和空气污染问题的 体复合[可等手段，这些研究均取得积极的效果， 研究发展非常迅速，由于TiO2的禁带宽度为 但在样品的热稳定性及光吸收效率方面仍有待改善 3.2eV,对应的激发波长在387nm,属于紫外光区， 和提高· 而太阳光谱中此波长范围不到5%，从利用太阳能 Asahi等[o的理论和实践证明非金属元素N掺 角度出发，经济实用的光催化剂应具有可见光催化 杂是T02可见光敏化的一种可行途径，从而引导了 活性，如何拓展T02的光响应范围也因此成为光催 世界范围内基于N/TO2研究和开发的热潮.目前 化最具挑战性的课题之一，目前此项工作集中在对 已有各种Ti02掺N方法的报道[]，所制备的样品 T02进行改性，如金属或金属离子掺杂)]、氢还原 均表现出明显的可见光吸收效应；为证明TO2在参 收稿日期：2007-09-03修回日期：2007-10-17 基金项目：深圳市科技计划资助项目(No:05kjd051) 作者简介：唐建军(1973-），男，副教授，博士，E-mail:tangij7384@oa-pt.netN／TiO2 可见光催化的氧化能力 唐建军1） 邹 原1） 张 伟1） 谢炜平1） 周康根2） 1） 深圳职业技术学院建筑与环境工程学院‚深圳518055 2） 中南大学冶金科学与工程学院‚长沙410083 摘 要 以饱和尿素溶液水解沉淀工艺制备水合 TiO2‚再于温度600℃的空气气氛下煅烧2h‚制得淡黄色的 N／TiO2 光催化 剂‚并以活性艳红 X-3B、2‚4-二氯苯酚及 CH3COO －作模型污染物‚着重研究了 N／TiO2 的可见光催化反应特性．XPS 结果表 明‚掺杂 N 是以形成 T-i N 化学键的形式进入了 TiO2 的晶格．UV-Vis 结果表明‚N／TiO2 光催化剂对波长不低于400nm 的可 见光有明显的吸收效应．光催化结果表明：N／TiO2 在主峰420nm 的荧光灯作用下‚对活性艳红 X-3B 及2‚4-二氯苯酚有明显 的降解作用‚但对 CH3COO －无降解作用‚然而当在主峰254nm 或365nm 的紫外灯作用下时能降解 CH3COO －；激发光源波长 在紫外区还是可见光区与光催化的氧化能力是密切相关的． 关键词 光催化；掺氮；可见光；氧化能力 分类号 O643∙32 Oxidative power of N／TiO2 photocatalysis under visible illumination T A NG Jianjun 1）‚ZOU Y uan 1）‚ZHA NG Wei 1）‚XIE Weiping 1）‚ZHOU Kanggen 2） 1） School of Construction and Environmental Engineering‚Shenzhen Polytechnic‚Shenzhen518055‚China 2） School of Metallurgical Science and Engineering‚Central South University‚Changsha410083‚China ABSTRACT N-doped TiO2photocatalyst was prepared by calcination of hydrated titanium dioxide in ambient atmosphere at 600℃ for2h‚which was obtained by using saturated urea solutions as precipitant．T he photocatalytic properties of the obtained yellow sam￾ples were studied using reactive brilliant red X-3B‚2‚4-dichlorophenol and CH3COO － as model pollutants．XPS results indicated that nitrogen was doped into TiO2lattice in the form of T-i N chemical bond．UV-Vis results showed that the sample could absorb the visi￾ble light wavelength above400nm．Photocatalytic results revealed that X-3B and2‚4-dichlorophenol could be degraded by N／TiO2 photocatalysis when using a fluorescent lamp of420nm in main wavelength as the light source‚while CH3COO － could not be degrad￾ed‚however‚CH3COO － could be degraded by N／TiO2photocatalysis under UV irradiation．T he wavelength of excitation illumina￾tion has great influence on the oxidative power of N／TiO2photocatalysis． KEY WORDS photocatalysis；nitrogen doping；visible light；oxidative power 收稿日期：2007-09-03 修回日期：2007-10-17 基金项目：深圳市科技计划资助项目（No．05kjd051） 作者简介：唐建军（1973－）‚男‚副教授‚博士‚E-mail：tangjj7384＠oa．szpt．net TiO2 光催化受到了世界各国环境研究者的广 泛关注‚以其解决日益严重的水和空气污染问题的 研究发 展 非 常 迅 速．由 于 TiO2 的 禁 带 宽 度 为 3∙2eV‚对应的激发波长在387nm‚属于紫外光区‚ 而太阳光谱中此波长范围不到5％‚从利用太阳能 角度出发‚经济实用的光催化剂应具有可见光催化 活性‚如何拓展 TiO2 的光响应范围也因此成为光催 化最具挑战性的课题之一．目前此项工作集中在对 TiO2 进行改性‚如金属或金属离子掺杂［1－2］、氢还原 TiO2 以引入更多的氧空位生成 Ti 3＋［3］、与其他半导 体复合［4－5］等手段．这些研究均取得积极的效果‚ 但在样品的热稳定性及光吸收效率方面仍有待改善 和提高． Asahi 等［6］的理论和实践证明非金属元素 N 掺 杂是 TiO2 可见光敏化的一种可行途径‚从而引导了 世界范围内基于 N／TiO2 研究和开发的热潮．目前 已有各种 TiO2 掺 N 方法的报道［6－9］‚所制备的样品 均表现出明显的可见光吸收效应；为证明 TiO2 在掺 第30卷 第11期 2008年 11月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．11 Nov．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．11．006