N 掺杂TiO2 纳米粒子表面光生电荷特性与光催化活性

张晓茹 林艳红 张健夫 何冬青 王德军

引用本文: 张晓茹, 林艳红, 张健夫, 何冬青, 王德军. N 掺杂TiO2 纳米粒子表面光生电荷特性与光催化活性[J]. 物理化学学报, 2010, 26(10): 2733-2738. doi: 10.3866/PKU.WHXB20101007 shu
Citation:  ZHANG Xiao-Ru, LIN Yan-Hong, ZHANG Jian-Fu, HE Dong-Qing, WANG De-Jun. Photoinduced Charge Carrier Properties and Photocatalytic Activity of N-Doped TiO2 Nanocatalysts[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2010, 26(10): 2733-2738. doi: 10.3866/PKU.WHXB20101007 shu

N 掺杂TiO2 纳米粒子表面光生电荷特性与光催化活性

  • 基金项目:

    国家重点基础研究发展规划项目(973) (2007CB613303) (973) (2007CB613303)

    国家自然科学基金(20703020, 20873053) (20703020, 20873053)

    吉林大学科学前沿与交叉学科创新项目(421031401412)资助 (421031401412)

摘要:
以尿素为氮源, 采用水热法制备了不同N 掺杂量的TiO2 (N-TiO2)光催化剂. 利用X 射线衍射(XRD), 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS),X 射线光电子能谱(XPS) 及荧光(PL) 光谱等技术对其进行了系统的表征. 以罗丹明B (RhB) 和甲基橙(MO) 溶液的脱色降解为模型反应, 分别考察了N-TiO2 光催化剂在紫外和可见光区的光催化活性. 利用表面光伏(SPV) 和瞬态光伏(TPV) 技术研究了N-TiO2 纳米粒子表面光生电荷的产生和传输机制, 并探讨了光生电荷与光催化活性之间的关系. 结果显示, 随着N 含量的增大, TiO2 表面光伏响应阈值红移, 可见光部分光电压响应强度逐渐增强, 瞬态光伏响应达到最大值的时间亦有着不同程度的延迟. 这表明适量的N 掺杂能够提高TiO2 纳米粒子中光生载流子的分离效率, 相应地延长载流子的传输时间, 增加光生电荷的寿命, 从而促进其光催化活性; 而过量的N 掺杂则增加了TiO2 纳米粒子中光生载流子的复合中心, 抑制其光催化活性.

 

English

    1. [1]

      1. Mor, G. K.; Shankar, K.; Paulose, M.; Varghese, O. K.; Grimes, C. A. Nano Lett., 2006, 6: 215

      1. Mor, G. K.; Shankar, K.; Paulose, M.; Varghese, O. K.; Grimes, C. A. Nano Lett., 2006, 6: 215

    2. [2]

      2. Konstantinau, I. K.; Albanis, T. A. Appl. Catal. B, 2003, 42: 3192. Konstantinau, I. K.; Albanis, T. A. Appl. Catal. B, 2003, 42: 319

    3. [3]

      3. Sakthivel, S.; Kisch, H. Angew. Chem. Int. Edit., 2003, 42: 49083. Sakthivel, S.; Kisch, H. Angew. Chem. Int. Edit., 2003, 42: 4908

    4. [4]

      4. Hua, N. P.;Wu, Z. Y.; Du, Y. K.; Zou, Z. G.; Yang, P. Acta Phys. - Chim. Sin., 2005, 21: 1081 [华南平, 吴尊义,杜玉扣, 邹志刚, 杨平. 物理化学学报, 2005, 21: 1081]4. Hua, N. P.;Wu, Z. Y.; Du, Y. K.; Zou, Z. G.; Yang, P. Acta Phys. - Chim. Sin., 2005, 21: 1081 [华南平, 吴尊义,杜玉扣, 邹志刚, 杨平. 物理化学学报, 2005, 21: 1081]

    5. [5]

      5. Asahi, R.; Morikawa, T.; Ohwaki, T.; Aoki, K.; Taga, Y. Science, 2001, 293: 2695. Asahi, R.; Morikawa, T.; Ohwaki, T.; Aoki, K.; Taga, Y. Science, 2001, 293: 269

    6. [6]

      6. Lin, Z. S.; Orlov, A.; Lambert, R. M.; Payne, M. J. Phys. Chem. B, 2005, 109: 209486. Lin, Z. S.; Orlov, A.; Lambert, R. M.; Payne, M. J. Phys. Chem. B, 2005, 109: 20948

    7. [7]

      7. Kuroda, Y.; Mori, T.; Yagi, K.; Makihata, N.; Kawahara, Y.; Nagao, M.; Kittaka, S. Langmuir, 2005, 21: 80267. Kuroda, Y.; Mori, T.; Yagi, K.; Makihata, N.; Kawahara, Y.; Nagao, M.; Kittaka, S. Langmuir, 2005, 21: 8026

    8. [8]

      8. Kisch, H.; Sakthivel, S.; Janczarek, M.; Mitoraj, D. J. Phys. Chem. C, 2007, 111: 114458. Kisch, H.; Sakthivel, S.; Janczarek, M.; Mitoraj, D. J. Phys. Chem. C, 2007, 111: 11445

    9. [9]

      9. Yang, K. S.; Dai, Y.; Huang, B. B. J. Phys. Chem. C, 2007, 111: 120869. Yang, K. S.; Dai, Y.; Huang, B. B. J. Phys. Chem. C, 2007, 111: 12086

    10. [10]

      10. Tian, F. H.; Liu, C. B. J. Phys. Chem. B, 2006, 110: 1786610. Tian, F. H.; Liu, C. B. J. Phys. Chem. B, 2006, 110: 17866

    11. [11]

      11. Zhou, Y. K.; Holme, T.; Berry, J.; Ohno, T. R.; Ginley, D.; Hayre, R. O. J. Phys. Chem. C, 2010, 114: 50611. Zhou, Y. K.; Holme, T.; Berry, J.; Ohno, T. R.; Ginley, D.; Hayre, R. O. J. Phys. Chem. C, 2010, 114: 506

    12. [12]

      12. Li, J. Y.; Lu, N.; Quan, X.; Chen, S.; Zhao, H. M. Ind. Eng. Chem. Res., 2008, 47: 380412. Li, J. Y.; Lu, N.; Quan, X.; Chen, S.; Zhao, H. M. Ind. Eng. Chem. Res., 2008, 47: 3804

    13. [13]

      13. Linsebigler, A. L.; Lu, G. Q.; Yates, J. T. Chem. Rev., 1995, 95: 73513. Linsebigler, A. L.; Lu, G. Q.; Yates, J. T. Chem. Rev., 1995, 95: 735

    14. [14]

      14. Monllor-Satoca, D.; Gómez, R. J. Phys. Chem. C, 2008, 112: 13914. Monllor-Satoca, D.; Gómez, R. J. Phys. Chem. C, 2008, 112: 139

    15. [15]

      15. Gross, D.; Mora-Seró, I.; Dittrich, T.; Belaidi, A.; Mauser, C.; Houtepen, A. J.; Como, E. D.; Rogach, A. L.; Feldmann, J. J. Am. Chem. Soc., 2010, 132: 598115. Gross, D.; Mora-Seró, I.; Dittrich, T.; Belaidi, A.; Mauser, C.; Houtepen, A. J.; Como, E. D.; Rogach, A. L.; Feldmann, J. J. Am. Chem. Soc., 2010, 132: 5981

    16. [16]

      16. Duzhko, V.; Timoshenko, V. Y.; Koch, F.; Dittrich, T. Phys. Rev. B, 2001, 64: 07520416. Duzhko, V.; Timoshenko, V. Y.; Koch, F.; Dittrich, T. Phys. Rev. B, 2001, 64: 075204

    17. [17]

      17. Alexander, D. Q.; Li, L. S. J. Phys. Chem. B, 2004, 108: 1284217. Alexander, D. Q.; Li, L. S. J. Phys. Chem. B, 2004, 108: 12842

    18. [18]

      18. Huang, D. G.; Liao, S. J.; Zhou,W. B.; Quan, S. Q.; Liu, L.; He, Z. J.;Wan, J. B. J. Phys. Chem. Sol., 2009, 70: 85318. Huang, D. G.; Liao, S. J.; Zhou,W. B.; Quan, S. Q.; Liu, L.; He, Z. J.;Wan, J. B. J. Phys. Chem. Sol., 2009, 70: 853

    19. [19]

      19. Sathishi, M.; Viswanathan, B.; Viswanath, R. P.; pinath, C. S. Chem. Mater., 2005, 17: 634919. Sathishi, M.; Viswanathan, B.; Viswanath, R. P.; pinath, C. S. Chem. Mater., 2005, 17: 6349

    20. [20]

      20. Li, H.; Li, J.; Huo, Y. J. Phys. Chem. B, 2006, 110: 155920. Li, H.; Li, J.; Huo, Y. J. Phys. Chem. B, 2006, 110: 1559

    21. [21]

      21. Burda, C.; Lou, Y.; Chen, X.; Samia, A. C. S.; Stout, J.; le, J. M. Nano Lett., 2003, 3: 104921. Burda, C.; Lou, Y.; Chen, X.; Samia, A. C. S.; Stout, J.; le, J. M. Nano Lett., 2003, 3: 1049

    22. [22]

      22. Valentin, C. D.; Pacchioni, G.; Selloni, A.; Livraghi, S.; Giamello, E. J. Phys. Chem. B, 2005, 109: 1141422. Valentin, C. D.; Pacchioni, G.; Selloni, A.; Livraghi, S.; Giamello, E. J. Phys. Chem. B, 2005, 109: 11414

    23. [23]

      23. Kronik, L.; Shapira, Y. Surf. Sci. Rep., 1999, 371: 20623. Kronik, L.; Shapira, Y. Surf. Sci. Rep., 1999, 371: 206

    24. [24]

      24. Liu, E. K.; Zhu, B. S.; Luo, J. S. Semiconductor physics. Beijing: Electronics Industry Press, 2003: 98-100 [刘恩科,朱秉升, 罗晋 生.半导体物理学.北京: 电子工业出版社, 2003: 98-100]24. Liu, E. K.; Zhu, B. S.; Luo, J. S. Semiconductor physics. Beijing: Electronics Industry Press, 2003: 98-100 [刘恩科,朱秉升, 罗晋 生.半导体物理学.北京: 电子工业出版社, 2003: 98-100]

    25. [25]

      25. Wei, X.; Xie, T. F.; Xu, D.; Zhao, Q. D.; Pang, S.; Wang, D. J. Nanotechnology, 2008, 19: 275707

      25. Wei, X.; Xie, T. F.; Xu, D.; Zhao, Q. D.; Pang, S.; Wang, D. J. Nanotechnology, 2008, 19: 275707

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  2032
  • 文章访问数:  5041
  • HTML全文浏览量:  33
文章相关
  • 发布日期:  2010-09-27
  • 收稿日期:  2010-05-21
  • 网络出版日期:  2010-09-27
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章