氮掺杂二氧化钛纳米管的制备及表征

摘要

采用阳极氧化法在纯钛表面制备了二氧化钛纳米管阵列薄膜,在热处理的过程中利用浓氨水的挥发提供氨气氛进行掺N。采用场发射扫描电镜（FESEM）、X射线衍射物相分析（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外可见漫反射光谱（UV-vis）对样品进行了表征。结果表明,制得的二氧化钛纳米管管径为70~80 nm,壁厚为5~10 nm,管长为400~500 nm;N元素成功进入晶格,含量为0.68%;400℃热处理的未掺杂、N掺杂二氧化钛分别为纯锐钛矿相、锐钛矿和金红石混相。相比未掺杂的二氧化钛纳米管,N掺杂的二氧化钛纳米管在可见光区表现出更强的吸收。以甲基橙为模拟污染物,采用分光光度计研究了N掺杂、甲基橙初始浓度、pH值对光催化性能的影响。结果显示,甲基橙的光降解过程符合一级动力学过程,经过150 min的光催化实验,N的掺杂使二氧化钛纳米管的光催化性能提高了11.1%,甲基橙的最佳初始浓度为20 mg·L-1,最佳pH值为1。