金紅石相TiO2納米棒的氫化處理及其光催化活性

表面光電壓譜(SPS)技術(shù)越來越多地應(yīng)用于研究固體材料的表面物理性質(zhì)和相間電荷轉(zhuǎn)移過程,可以得到材料中光生電荷的基本屬性。為了得到具有缺陷結(jié)構(gòu)的二氧化鈦的表面光電荷性質(zhì)，黑龍江大學(xué)崔海琴等人對金紅石相二氧化鈦納米棒樣品進(jìn)行了氫化處理，并利用表面光電壓技術(shù)研究了樣品的光生電荷屬性及分離狀況, 初步探討了光催化活性提高的機(jī)制。實驗以鈦酸四丁酯為鈦源,通過鹽酸調(diào)制的水熱法制備出了具有棒狀結(jié)構(gòu)的金紅石相納米TiO2,并進(jìn)一步進(jìn)行高溫氫化處理。采用X射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)、紫外-可見-近紅外漫反射(UV-Vis-NIR DRS)、電子順磁共振(EPR)和表面光伏(SPS)等測試手段對樣品進(jìn)行表征,以氣相乙醛和液相苯酚為目標(biāo)污染物考察了金紅石相二氧化鈦納米粒子在可見光、紫外光和模擬太陽光條件下樣品的光催化活性。結(jié)果表明:隨著高溫氫化處理時間的延長,TiO2樣品的可見光吸收逐漸增強(qiáng),其顏色逐漸由白色轉(zhuǎn)變成灰色,這主要與引入的Ti3+/氧空位缺陷有關(guān)。表面光電壓譜和羥基自由基測試表明,適當(dāng)時間的氫化處理有利于光生電荷的分離。在光催化氧化降解氣相乙醛和液相苯酚過程中,經(jīng)適當(dāng)時間氫化處理的樣品表現(xiàn)出高的可見光催化活性。并且可見光催化活性的規(guī)律與紫外光下的是一致的。這是因為氫化處理后在導(dǎo)帶底下方引入了缺陷能級,拓展了可見光響應(yīng)。過度的氫化處理會在TiO2導(dǎo)帶下方引入較低的缺陷能級,使光生電荷的復(fù)合加劇,導(dǎo)致光催化活性降低。

摘自《物理化學(xué)學(xué)報》