赖氨酸辅助高分散金粒子修饰氮掺杂TiO2纳米管催化剂的合成及光催化性能

摘要

通过溶胶-凝胶法联合水热合成法制备了氮掺杂TiO2纳米管,并以该纳米管为载体,采用绿色无毒的赖氨酸作为链接剂和螯合剂,一步实现金粒子在TiO2纳米管上的高度分散,制备得到高分散金粒子修饰氮掺杂TiO2纳米管催化剂(Au/N-TiO2纳米管).表征了产物的形貌、结构、光学特性及组成,通过紫外光下甲基橙水溶液的光降解率评价产物的光催化活性,讨论了氮掺杂量、金负载量、赖氨酸及焙烧对合成催化剂光催化性能的影响.结果显示,在赖氨酸存在下,金粒子在TiO2纳米管上呈高度分散状态,未发生聚集.且与纯TiO2纳米管相比,Au/N-TiO2纳米管显示出更高的光催化活性.Au/N-TiO2纳米管的高催化活性是由于氮掺杂后引起的TiO2带隙能窄化、金粒子在载体上的高分散状态及金与TiO2形成的肖特恩势垒引起的低电子-空穴复合率共同作用导致的.