铁、氮共掺杂二氧化钛的水热法合成及其光催化性能研究

摘要

为了研制分解汽车尾气路面TiO_2涂层,以钛酸丁酯为Ti源、硝酸铁为Fe源,尿素为N源,采用水热法合成了Fe-N共掺杂TiO_2((Fe,N)-TiO_2)纳米粉体。采用X射线衍射仪、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外-可见光谱仪等对样品进行了表征。结果表明合成的(Fe,N)-TiO_2样品均为锐钛矿晶型,样品的平均粒径大小约为7.2nm。Fe、N共掺杂对TiO_2的晶体结构没有明显影响,Fe和N离子都已经进入TiO_2晶格。相对于纯TiO_2而言,随着Fe和N离子的掺入,(Fe,N)-TiO_2样品在可见光范围内吸光强度明显增强,光吸收带边发生红移。以可见光光催化降解亚甲基蓝(MB)研究了样品的光催化性能,(Fe,N)-TiO_2对MB的降解能力较纯TiO_2和N-TiO_2有明显提高,说明Fe和N离子共掺杂会产生协同效应,使(Fe,N)-TiO_2样品在可见光区域的光催化活性得到显著提高。