浓度梯度分布的镍和氮共掺杂TiO_2光催化剂的制备和表征

以TiCl4为钛前驱体,氨水和氯化镍为掺杂离子给体,采用沉淀和层层浸渍相结合的方法制备了氮、镍共掺杂TiO2光催化剂.采用X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)等现代表征方法对催化剂的晶体结构、微结构、掺杂基团和光谱性质进行了表征.XRD和氮吸附-脱附分析结果表明,氮、镍共掺杂TiO2为单一锐钛矿相,具有介孔结构.XPS谱证实掺杂的氮和镍分别以NOx和Ni2O3及NiO的形式存在,且镍在共掺杂表面的浓度高于体相中的浓度,在扩散方向上存在浓度梯度分布.4-氯酚的降解实验结果表明,浓度梯度分布镍和氮共掺杂TiO2的紫外光-可见光催化活性均高于均相共掺杂TiO2、单掺杂和未掺杂TiO2的催化活性.其原因是掺杂的氮以NOx形式存在,使催化剂的感光范围拓展至可见光区;而掺杂的镍维持了半导体体系的电荷平衡,有效抑制了Ti3+的产生.同时掺杂的镍在催化剂中存在浓度梯度分布,减少了光生电子和空穴的复合几率,提高了催化剂的光催化活性.