氮掺杂HTi2NbO7纳米片的制备及其可见光催化性能

首先,采用高温固相法制备层状前驱体CsTi2NbO7,再通过与硝酸进行质子交换形成层状HTi2NbO7;其次,在四丁基氢氧化铵(TBAOH)中剥离层状HTi2NbO7以获得HTi2NbO7纳米片;然后与尿素混合并高温焙烧;最后成功地得到了氮掺杂的HTi2NbO7纳米片光催化剂。使用粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)以及N2吸附-脱附测试等方式对所制备样品的晶体结构、形貌、比表面积、孔分布和光吸收能力等进行详细的表征。研究表明,氮掺杂后减小了HTi2NbO7的禁带宽度,从而使光响应范围扩展到可见光区域;掺杂的氮原子主要位于Ti2NbO7-薄片的间隙位置,并与氢离子化学键合;与N掺杂的层状HTi2NbO7相比,N掺杂的HTi2NbO7纳米片具有更大的比表面积和更丰富的介孔结构,这是由于钛铌酸纳米片相对松散且不规则的排列。因此,在降解罗丹明B(RhB)溶液时,N掺杂的HTi2NbO7纳米片比N掺杂的层状HTi2NbO7具有更加优异的可见光催化活性。

氮掺杂TiO_2/HTi_2NbO_7纳米片复合材料的制备及其可见光催化性能

首先采用高温固相法制备层状前驱体CsTi_2NbO_7,通过与硝酸进行质子交换反应可得到层状HTi_2NbO_7,然后将HTi_2NbO_7分散在四丁基氢氧化铵(TBAOH)溶液中进行剥离反应,得到HTi_2NbO_7纳米片悬浮液,并进行冷冻干燥处理。以尿素为N源,将冷冻干燥的HTi_2NbO_7纳米片与TiO_2前驱体(钛酸异丙酯)混合物进行高温焙烧处理,成功地合成了新型氮掺杂Ti O_2/HTi_2NbO_7纳米片(N-TTN)复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、高倍透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、N_2吸附-脱附测试、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)及电化学测试等对材料的形貌、晶体结构、比表面积、孔分布和光吸收性能等进行表征与分析。研究发现锐钛矿型TiO_2纳米颗粒均匀地分散在HTi_2NbO_7纳米片表面,在两组分间形成异质结结构。通过在可见光下降解有机污染物罗丹明B(RhB)来评价不同样品的光催化活性。结果表明,N-TTN复合材料具有最优的光催化降解活性,活性的增强主要归功于N元素的掺杂、异质结的构筑、增大的比表面积和丰富的介孔结构。

CsTi_(2)NbO_(7)@N-TiO_(2)杂化核壳结构的制备及其可见光催化性能

将CsTi2NbO7与异丙醇钛混合后与尿素在空气中煅烧制备出CsTi2NbO7@N-TiO2核壳杂化材料,用XRD、SEM、TEM、UV-Vis DRS和XPS等手段对样品进行了表征。结果表明,N掺杂使TiO2带隙变窄和吸收边红移,实现了可见光响应。杂化、核壳结构和N掺杂的协同作用不仅使CsTi2NbO7@N-TiO2杂化核壳结构材料具有较强的可见光吸收特性,异质结面的存在还导致光生载流子分离和迁移效率增强,从而提高了可见光降解亚甲基蓝(MB)的光催化活性,其反应速率常数约为CsTi2NbO7的5.8倍。同时,这种材料还具有良好的光催化循环稳定性。