非金属S掺杂对NaTaO3可见光下光催化性能的影响

摘要

以Ta2O5为前驱体,Na2S2O3为S源,采用水热法成功合成了新型S掺杂NaTaO3,并以甲基橙为目标降解物,研究S元素掺杂对提高纳米NaTaO3的可见光光催化机理和反应历程.采用场发射扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)和X射线衍射仪(XRD)等对所得样品进行分析.实验结果表明,掺入S元素后,NaTaO3晶体的表面电荷和表面形貌没有发生明显变化.UV-Vis漫反射光谱分析结果表明S2-部分取代晶格中的O2-离子形成Ta-S-Ta键,掺杂后的NaTaO3-xSx样品的光响应范围拓展至可见光区域.光降解实验结果表明,S掺杂NaTaO3在可见光下其光催化活性明显高于纯相NaTaO3.这是因为在NaTaO3-xSx晶体内S2-离子取代了部分O2-离子形成掺杂态.GC-MS实验结果表明,NaTaO3-xSx样品能够在可见光条件下将甲基橙(质荷比m/z=304)降解至m/z=156,226和276的化合物,随着降解时间增加,可继续降解至m/z=156或m/z=212的化合物,并最终转化为无机小分子(SO42-,NO3-和NH4+).而且,NaTaO3-xSx在光降解过程中非常稳定,重复使用10次后光催化活性因催化剂损失而略微下降.