| 氮掺杂TiO2/HTi2NbO7纳米片复合材料的制备及其可见光催化性能 |
| Synthesis and Visible Light Photocatalytic Activity of Nitrogen-Doped TiO2/HTi2NbO7 Nanosheet Nanocomposite |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 吕洪杰 | 江苏大学材料科学与工程学院, 镇江 212013
盐城工学院材料科学与工程学院, 盐城 224051 | | | 高欣 | 江苏大学材料科学与工程学院, 镇江 212013
盐城工学院材料科学与工程学院, 盐城 224051 | | | 孟承启 | 盐城工学院材料科学与工程学院, 盐城 224051
安徽理工大学材料科学与工程学院, 淮南 232001 | | | 程婷 | 江苏大学材料科学与工程学院, 镇江 212013
盐城工学院材料科学与工程学院, 盐城 224051 | | | 刘超 | 盐城工学院材料科学与工程学院, 盐城 224051 | cliu@ycit.edu.cn | | 陈小卫 | 盐城工学院材料科学与工程学院, 盐城 224051 | | | 董鹏玉 | 江苏省新型环保重点实验室, 盐城工学院, 盐城 224051 | | | 孟强强 | 江苏省新型环保重点实验室, 盐城工学院, 盐城 224051 | | | 奚新国 | 盐城工学院化学化工学院, 盐城 224051 | xi_xinguo@ycit.edu.cn |
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| 摘要: 首先采用高温固相法制备层状前驱体CsTi2NbO7，通过与硝酸进行质子交换反应可得到层状HTi2NbO7，然后将HTi2NbO7分散在四丁基氢氧化铵（TBAOH）溶液中进行剥离反应，得到HTi2NbO7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HTi2NbO7纳米片与TiO2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TiO2/HTi2NbO7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）、N2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TiO2纳米颗粒均匀地分散在HTi2NbO7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。 |
| 关键词: TiO2 HTi2NbO7纳米片 氮掺杂 复合材料 光催化性能 |
| 基金项目: 国家重点研发计划项目（No.2016YFC0209202），国家自然科学基金（No.21403184，51772258），住房和城乡建设部科学技术项目（No.2018-K1-004），江苏省自然科学基金（No.BK20160434），江苏省高校自然科学研究项目（No.14KJB150025，15KJA430007，14KJB430023），江苏省省级新型墙体材料专项基金（No.2016-14）和盐城市农业科技创新专项引导资金项目（No.YK2016031）资助 |
| Abstract: The nitrogen-doped nanocomposite based on TiO2 nanoparticles and HTi2NbO7 nanosheets was success-fully synthesized by the following procedures:Layered CsTi2NbO7 was firstly prepared by high temperature solid-state method, and then treated with HNO3 solution to obtain layered HTi2NbO7 by proton-exchange reaction. The resulted layered HTi2NbO7 was well dispersed in tetrabutylammonium hydroxide (TBAOH) solution in order to prepare HTi2NbO7 nanosheets by exfoliation reaction and then freeze-dried treatment. Finally, to prepare nitrogen-doped TiO2/HTi2NbO7 nanosheets (denoted as N-TTN) nanocomposites, the mixtures of the freeze-dried HTi2NbO7 nanosheets and titanium(Ⅳ) isopropoxide were calcinated in the presence of urea as N source. The as-prepared samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), scanning electron microscopy (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), photoelectrochemical properties measurements, UV-Vis spectroscopy as well as N2 adsorption-desorption measurements. It was found that anatase TiO2 nanoparticles were well-distributed on the surface of HTi2NbO7 nanosheets, resulting in the formation of heterojunction structure between two components. The photocatalytic activities of samples were evaluated by the photodegradation of rhodamine B (RhB) under visible light irradiation. It indicated that the resultant N-TTN nanocomposite showed a highest photocatalytic activity toward the degradation of RhB, owing to the synergistic effects of nitrogen doping, the formation of heterojunction, increased specific surface area and rich mesoporous structure. |
| Keywords: TiO2 HTi2NbO7 nanosheet N-doped composite photocatalytic properties |
| 投稿时间：2018-09-05 修订日期：2018-12-03 |
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| 吕洪杰,高欣,孟承启,程婷,刘超,陈小卫,董鹏玉,孟强强,奚新国.氮掺杂TiO2/HTi2NbO7纳米片复合材料的制备及其可见光催化性能[J].无机化学学报,2019,35(3):422-432. |
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