研究目的
研究层状钛酸盐中O被N均匀有效取代,以实现带间可见光光子激发并增强可见光下的光催化活性。
研究成果
该研究成功证明,层状钛酸盐中的氮掺杂(尤其是在质子交换后)能显著提升可见光光催化活性。价带顶因N 2p态上移及氧空位的引入,是实现高效带间可见光激发的关键因素。该方法为开发高活性可见光光催化剂提供了可行途径。
研究不足
该研究的局限性在于氮掺杂的特定条件以及对层状钛酸盐的关注。未探究不同环境条件下的光催化活性及合成方法的可扩展性。
1:实验设计与方法选择:
本研究通过合成层状KTiNbO5及其质子化形式HTiNbO5,随后在不同温度的氨气氛围下进行氮掺杂。采用XRD、SEM、UV-Vis DRS、XPS和PL光谱对材料结构、形貌及光学特性进行分析。
2:样品选择与数据来源:
样品由分析纯试剂制备(未经进一步提纯),以罗丹明B(RhB)为模型有机污染物,在可见光照射下评估其光催化活性。
3:实验仪器与材料清单:
所用设备包括Miniflex 600 X射线衍射仪、JSM-7800F扫描电镜、日立U-3900分光光度计、ESCALAB250Xi XPS及Horiba FL3-111荧光光谱仪。
4:实验流程与操作步骤:
合成过程包含KTiNbO5热处理、质子交换为HTiNbO5及氨气环境下的氮掺杂。在可见光照射下进行RhB光催化降解,定时取样进行UV-Vis吸收分析。
5:数据分析方法:
根据RhB降解率计算光催化效率,通过XPS和PL光谱解析电子态及电荷分离效率。
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