溶剂热合成可见光响应硫氮共掺杂TiO2光催化剂及其催化还原水中Cr(Ⅵ)

摘要

分别以硫代乙酰胺和硝酸为硫源和氮源,通过一步溶剂热法制得硫氮共掺杂改性二氧化钛催化剂,并通过XRD、TEM、XPS、UV-vis、N2吸附-脱附和光电流测试硫氮共掺杂二氧化钛(SN-TiO2)的结构、组成和光电性质.结果显示:N和S元素分别以间隙掺杂形成了O-Ti-N键或通过取代晶格结点的Ti4+形成了Ti-O-S键,从而形成新的杂质能级,得到禁带宽度减小、可见光吸收增强、载流子迁移速率加快的锐钛矿相SN-TiO2纳米粉.以Cr(Ⅵ)为模拟污染物,评估了A-SN-TiO2的可见光催化性能,并将其与硫脲为硫源制备的B-SN-TiO2、S-TiO2、N-TiO2和TiO2的光催化活性进行了对比.光催化和ESR测试结果显示,A-SN-TiO2具有更高的催化活性,在光照60 min后,A2-SN-TiO2对Cr(Ⅵ)的还原率高达100％.此外,研究还发现SN-TiO2可见光催化还原Cr(Ⅵ)的主要活性物质为·O2-.