审查
,数量:8 (1)(N3 - M5 +)提出的发展策略TiO2-Based可见光催化剂
Qingbo太阳,伯大尼R麦克布莱德和云*
研究化学学院、澳大利亚国立大学、堪培拉,澳大利亚首都直辖区,2601年,澳大利亚。
- *通信:
-
Yun刘研究化学学院、澳大利亚国立大学、堪培拉,澳大利亚首都直辖区,2601年,澳大利亚
电话:61261251124;电子邮件: (电子邮件保护)
收到:2017年4月07日接受:2017年6月22日发表:2017年6月30日
引用:太阳问,麦克布莱德BR,刘y (N3 -,米5 +)TiO的发展提出策略2的可见光催化剂。Res Electrochem牧师。2017;8 (1):106。
文摘
提出(N3 - M5 +)是一种有效的策略来激活二氧化钛可见光催化行为的广泛使用在废水净化、空气净化、氢生成,和灭菌。这里,我们简要回顾一下最近的进展(N3 - M5 +)提出的发展策略TiO2-based可见光催化剂。设计合成方法、材料属性、特征测量的光催化活性和介绍当地的缺陷结构进行了总结。预计这个迷你回顾可以为未来建立一个通用框架/当前研究(N3 - M5 +) co-doped二氧化钛材料和提供一个方向TiO2-based可见光催化剂的进一步发展。
关键字
光催化;太阳能;兴奋剂
介绍
TiO的发展2基于可见光催化剂(vlc)是显著提高清洁、可再生的太阳能的利用效率,以及补救的当前状态环境污染通过直接利用阳光来驱动一系列化学反应。这些化学反应包括从水生成氢气,去除有机/废水中有毒化合物或空气,自动分解塑料垃圾,甚至绝育。原则上,光能源吸收TiO2的VLC材料用于产生电子和空穴。这些photo-excited航空公司随后迁移到表面的VLC材料和化学反应与不同的目标。这个简单的光催化过程依赖于三个关键步骤:(1)TiO的光吸收能力2的vlc。它决定了光能可以有效地利用vlc;(2)电子空穴对的分离效率。这规定数量的活性氧化剂/还原剂用于最后的化学反应;(3)迁移距离和photo-excited运营商的一生。更远的距离和较短的寿命明显不良实现优良的光催化效率。
满足上述条件,N3 -和M5 +(M = Nb, V, Ta)设计开发TiO提出策略2的vlc。也就是说,N3 -和M5 +离子同时纳入TiO2晶体结构用Ti的比例4 +主机和O2 -离子。这些外在的原子轨道co-dopant离子将与Ti的杂交4 +、O2 -或彼此延长TiO的光吸收2对可见光的政权,降低电子空穴对的复合,最后加强VLC效率。
在这种情况下提出cation-anion, N3 -和M5 +提出,导致第三代TiO的外观2的催化剂。在此之前,第一代基于内在TiO的设计2。通过调优暴露晶面,粒度分布、晶体结构、相组成、表面化学,内在TiO的光催化性能2可以控制技术。然而,由于这一代TiO2只能吸收紫外线,大部分的太阳能能源频谱是浪费及其应用受到限制。增加光吸收范围,TiO的第二代2的vlc随后开发了基于阳离子或阴离子mono-doping路线。虽然大部分原子元素周期表中的元素已经在尝试,合成产品的光催化效果仍然不好。一方面,mono-doping阳离子很难提高可见光的吸收,因此常常导致未被利用的或更糟糕的可见光催化性能。另一方面,mono-doping阴离子存在技术难度高掺杂水平。此外,代“捕获或复合中心”也将使光催化效率,因为他们“杀死”photo-excited运营商电子和洞。图。1总结了开发过程,不同TiO的优缺点2的催化剂。
这项工作简要回顾了最近的进展(N3 -,米5 +)TiO的发展提出策略2的vlc。我们首先解释为什么N3 -和M5 +选择作为TiO co-dopants吗2。然后,我们总结了合成方法、材料属性,VLC表演和局部缺陷结构的准备(N3 -,米5 +)co-doped TiO2材料根据使用M的类型5 +离子。最后,我们指出现存的问题从目前的调查(N3 -,米5 +)co-doped TiO2材料和TiO的未来发展前景2的vlc。
米的选择5 +阳离子与N提出3 -阴离子
在(N3 -,米5 +)co-doped TiO2材料、N3 -阴离子是用来代替O2-离子而米5 +阳离子是用来取代钛4 +离子。选中的米5 +主要包括离子注5 +,助教5 +和V5 +。在原子元素周期表,铌(Nb)是41岁圣元素的电负性1.6鲍林单位和1 s的电子排布22 s22 p63 s23 p63 d104 s24 p64 d45 s1。Nb离子通常有三个化学价根据4 d (s)的电子数量和5 s轨道,即。,注5 +(离子半径r离子= 0.078 nm six-coordinated八面体),Nb4 +(右离子= 0.082 nm)和Nb3 +(右离子(= 0.086海里)1]。助教ntalum (Ta) is the 73理查德·道金斯元素的电负性1.5鲍林单位和1 s的电子排布22 s22 p63 s23 p63 d104 s24 p64 d104 f145 s25便士65 d36 s2。助教5 +,助教4 +和助教3 +在正常情况下他们的三个稳定的离子。Ta离子的离子半径一样Nb离子(即。,r离子的助教5 += 0.078;助教4 += 0.082 nm;助教3 += 0.086海里)。钒(V)是43理查德·道金斯元素的电负性1.63鲍林单位和1 s的电子排布22 s22 p63 s23 p63 d24 s2。V离子的离子半径小于助教或Nb离子,和0.068 (V5 +);0.072 (V4 +);和0.078 nm (V3 +),分别。从助教5 +和注5 +钛离子几乎相似的离子半径4 +(右离子= 0.0745海里)和它们的元素显示了类似的电负性Ti(1.54),他们通常一起co-doped N3 -离子进入主机TiO2没有产生大的变形在当地/平均晶体结构。小V5 +离子也有时会被选为co-dopants由于容易替换4 +离子。更重要的是,M5 +掺杂物离子失去一个电子与电信4 +主机离子。这个电子提出补偿的N3 -阴离子。的摩尔比5 +和N3 -codopants因此将整个co-doped 1:1的电荷平衡系统。的任何偏离化学计量比将产生额外的Ti3 +离子或额外的氧空位。在这两个场景中,(N3 -,米5 +提出)实际上是伴随着N3 -或米5 +mono-doping。
两个TiO2晶体结构,锐钛矿和空间群对称性预告1/ amd与空间群对称性和金红石P42/ mnm以来,通常选择作为东道主矩阵合成相比更容易与其他多晶型物。N的耦合3 -和M5 +离子TiO2宿主材料被认为扮演三个重要角色的增强光催化效应:[2)(1)激活的吸收光子能量较低;(2)相互补偿所产生的额外费用或缺陷的引入掺杂物;和(3)促进更大的总掺杂剂浓度(尤其是对N3 -阴离子)当N3 -和M5 +离子绑定在一起。
合成、表征、光催化性能和相关的理论计算(N3 -,注5 +)有限公司-掺杂TiO2
各种实验路线一直试图合成(N3 -,注5 +)co-doped TiO2材料。表1列出了合成过程,特征属性和VLC效果(N3 -,注5 +)co-doped TiO2(3- - - - - -10,12,13]。使用N的来源分为三种类型:(1)无色液体HNO3(硝酸),C4H11N (n-Butylamine),在北半球4哦(氨水);(2)固体C6H12N4(hexamethylenetetramine), CH4N2O(尿素)或(NH4)(NbO (C2O4)2 (H2•nH O))2草酸铵O(铌);和(3)北半球3气体(氨)。与此同时,Nb的来源主要是关注NbCl5(五氯化铌)1 - x注x合金(titaniumniobium合金),C10H15O5Nb(乙醇铌)和(NH4)((NbOF4)(NbF7)26(uoroniobate铵盐)。至于Ti来源,TiCl4(四氯化钛),钛金属钛1 - x注x合金,C16H36O4Ti(钛n-Butoxide), C12H28O4Ti(钛tetraisopropoxide)通常使用。
合成 | 描述 | VLC属性 | ||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
N源 | Nb源 | 钛源 | 方法和条件 | N (。%) | Nb (。%) | 阶段 | 带隙(eV) | 形状 | 光源 | 染料(毫克/升) | vlc (g / L) | C / C0 (%) |
HNO3 | NbCl5 | TiCl4 | Solvothermal | 5.3 (XPS、TGA、N-O限定词) | 5.6 (XPS) | 锐钛矿 | 2.2 | NP(< 10海里) | 氙灯(500 W, > 400海里,10厘米) | RhB (20) | 1 | (电子邮件保护)最小值 |
(200°C, 12小时) | ||||||||||||
NH4哦/ | NbCl5 | 德州仪器(4)2 | 微波水热 | 15(名义上的) | 10 (XPS) | 锐钛矿 | 3.1 | NP(~ 9海里) | 卤素灯(500 W, > 400海里) | H2O | 0.4 | 100 umol /小时 |
CH4N4O | ||||||||||||
C6H12N4 | NbCl5 | TiCl4 | 微波水热 | - - - - - - | 2 (EDX) | 锐钛矿 | 2.8 | NP | LED灯 | 没有(2 ppm) | - - - - - - | 31% |
(190°C, 0.5小时) | ||||||||||||
NH3 | NbCl5 | C16H36O4“透明国际” | 溶胶-凝胶法和Post-sintering | - - - - - - | 1 - 33.3(名义上的) | 锐钛矿 | 2 | NP | 氙灯(150 W,是1.5 G过滤器) | MB (40) | - - - - - - | (电子邮件保护)最小值 |
(500°C, h,在北半球3) | (20海里) | |||||||||||
NH3 | NbCl5 | C16H36O4“透明国际” | 溶胶-凝胶法和Post-sintering | 0.2 (XPS) | 25 (XPS) | 锐钛矿 | 2.2 | NP | 氙气灯(150 W,是1.5 G过滤器) | H2O | 1 | 7 umol /小时 |
(500°C, h,在北半球3) | (20海里) | |||||||||||
NH3 | “透明国际”1 - x注x | Ti1-xNbx | 阳极处理和Post-sintering | 8.2 (XPS) | 10(名义上的) | 锐钛矿 | 2.8 | NTA | 卤素灯(3.0 W / cm2, > 400海里) | MB (2) | - - - - - - | (电子邮件保护)最小值 |
0.5 (450°C, h, NH3) | ||||||||||||
NH3 | (NH4)((NbOF4)(NbF7)2] | 钛箔 | 阳极处理和Post-sintering | 6.9 (XPS) | 4(散装) | 锐钛矿 | - - - - - - | NTA | 凸肚EmArc (200 W) | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - |
(550°C, h,在北半球3) | ||||||||||||
NH4哦 | NbCl5 | C12H28O4“透明国际” | 溶胶-凝胶法和Post-sintering | - - - - - - | 0.5 | 锐钛矿 | 2.98 | NP | 氙气灯(300 W, > 420海里) | 4-CP | 1 | (电子邮件保护)最小值 |
和HNO3 | (400°C, h,空气) | |||||||||||
C4H11N | C10H15O5注 | C12H28O4“透明国际” | 气溶胶辅助化学蒸汽沉积 | 0.06 - -0.09 (XPS) | 2 - 10 (XPS) | 锐钛矿 | 2.4 - -3.5 | 电影 | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - |
表1。合成过程、特征属性和VLC效应(N3 -,注5 +)co-doped TiO2(NP:纳米颗粒;NTA:纳米管阵列;RhB:罗丹明B;m:亚甲蓝;4-CP: 4-Chlorophenol)。
不同的合成方法制备已报告(N3 -,注5 +)co-doped TiO2材料的选择取决于原材料包含N, Nb和钛元素。一种简单的方法最近证明了太阳et al。3]。他们设计了一种新型solvothermal直接反应路线合成(N3 -,注5 +)co-doped锐钛矿TiO2纳米晶体没有任何使用集中HNO post-sintering治疗3,NbCl5,TiCl4和乙醇。通过这个反应路线,更容易控制掺杂N的比例3 -/ Nb5 +有效地增加difficult-dopant N的掺杂浓度3 -离子。这个化学反应在原子级别也是最有前途的方法之一在TiO保证co-dopants的均匀分布2晶体结构。实验和理论的调查证实,N3 -和注5 +co-dopants应该在本地defect-pairs形式。图。2显示了TEM图像的合成(5.3 % N3 -5.6,% Nb5 +)co-doped锐钛矿TiO2纳米晶体,结果当地defect-pair主题,和若丹明B的分解曲线只有可见光照明使用defect-pairs TiO修改2的vlc。当地N的形成3 -——注5 +defect-pairs是至关重要的,狭窄的带隙2.2 eV ~ 3.1 eV和显著提高VLC效率(20 mg / L罗丹明B的解决方案是几乎完全分解通过加载1 g / L defectpair TiO修改2下的vlc可见光照明)。
图2:(a)(5.3的TEM图像% N3 -5.6,% Nb5 +)co-doped锐钛矿TiO2纳米晶体,(b)合成当地defect-pair图案和(c)下罗丹明b的分解曲线只有可见光照明使用这些defectpairs vlc修改。版权Wiley-VCH 1 - GmbH & Co .公司。与许可复制参考3。
此外,一步微波水热法也是为了同时引入N3 -和注5 +codopants为锐钛矿TiO2纳米粒子(4,5]。其带隙,然而,太宽(分别为3.1和2.8 eV)实际应用vlc。另一个正常的合成过程是首先准备Nb mono-doped TiO2通过溶胶-凝胶法或阳极化处理,然后将N掺杂物在NH通过高温氮化3气体(6- - - - - -10]。高温氮化过程取决于扩散提出N离子,导致只有表面(10)或化学成分梯度分布(11]。此外,过多的Nb5 +掺杂物/ N3 -将引入大量的钛吗3 +离子平衡整个材料的费用。事实上,这些额外的离子掺杂剂和相关缺陷可能扮演的角色VLC属性与制服相比(N3 -,注5 +)提出。此外,查德威克et al。13设计一个气溶胶辅助化学气相沉积法直接准备(N3 -,米5 +)co-doped TiO2电影通过n-butylamine和乙醇铌。提出的N3 -离子也被证明低(只有0.09。%)加强光吸收行为和可见光催化性能。
从表1可以进一步看到,几乎所有的合成(N3 -,注5 +)co-doped TiO2材料有锐钛矿晶体结构。的报道形态指0-D纳米颗粒平均粒径不同,一维纳米管和2 d电影。N的掺杂浓度3 -和注5 +co-dopants通常是分析了XPS (x射线光电子能谱)。出现了混乱的正确XPS核心层次的间隙,置换或污染N (N3 -,注5 +)co-doped TiO2材料。此外,XPS只能提供在样品表面的化学信息。因此很难定量描述的掺杂水平N3 -离子和进一步区分提出“表面”或“散装提出”,仅仅依靠XPS分析。XPS的组合与TGA-DSC(热重量分析法和差示扫描量热法分析)和N-O限定词测量应该给一个更合理、更可接受的结论对实体N3 -掺杂浓度(3]。
分解的染料罗丹明B (RhB),亚甲蓝(MB)和4-chlorophenol (4-CP)可见光测量(N的VLC效率3 -,注5 +)co-doped TiO2。水分离实验也进行了一些研究人员。由于不同的实验装置和操作如光源、染料浓度和类型,或VLC装载量,很难比较的VLC效率(N3 -,注5 +)co-doped TiO2通过不同的研究人员。然而,一个普遍接受的事实是,(N3 -,注5 +)提出更有效的增强VLC属性比N3 -或注5 +mono-doping。
合成、表征、光催化性能和相关的理论计算(N3 -,助教5 +)有限公司-掺杂TiO2
的合成(N3 -,助教5 +)co-doped TiO2材料的合成方法、实验过程和利用Ti / N源非常相似(N3 -,注5 +)co-doped TiO2,就与助教Nb的替代来源来源。所选的Ta来源包括TaCl5(五氯化钽),助教金属(Ta2O5)0.01 (TiO2)0.99陶瓷球,C15H35O5助教(异丙醇盐钽)和C10H25O5助教(乙醇钽)。表2列出了合成过程,特征属性和VLC效果(N3 -,助教5 +)co-doped TiO2(14- - - - - -18]。它可以发现(N3 -,助教5 +)co-doped金红石TiO2合成的结合solvothermal和post-sintering方法(17,18]。在solvothermal反应过程中,助教mono-doped金红石TiO2纳米线或纳米棒第一次准备。随后的高温氮化处理是用来介绍N3 -离子进入和Ta monodoped金红石纳米晶体形成(N3 -,助教5 +)co-doped金红石TiO2。与N mono-doped金红石TiO进行比较2提出一种N3 -和助教5 +离子可以禁止在纳米线表面非晶层的形成,从而提高当前的入射光子转换效率(17]。然而,化学成分,尤其是掺杂N的含量3 -离子,不讨论了。因此很难比较他们的结果与co-doped锐钛矿TiO2纳米材料。
合成 | 描述 | VLC属性 | ||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
N源 | 助教源 | 钛源 | 方法和条件 | N (。%) | 助教(。%) | 阶段 | 带隙(eV) | 形状 | 光源 | 染料(毫克/升) | vlc (g / L) | C / C0 (%) |
CH4N4O | TaCl5 | C16H36O4“透明国际” | 溶胶-凝胶法和Post-sintering (500°C, h,空气) |
13.4 (XPS) | 12.8 (XPS) | 锐钛矿 | 2.68 | NP | 氙灯(500 w, > 420海里) | MB (5) | 1 | (电子邮件保护) |
NH4哦 | 助教 | C12H28O4Ti | 热液和Post-sintering (300°C, h,空气) |
1.7 (XPS) | 0.29 (XPS) | 锐钛矿 | 2.85 | NP(20海里) | Hg-Xe灯(500 w, > 420海里) | MB (5) | 3 | (电子邮件保护)最小值 |
N2 | (助教2O5)0.01(TiO2)0.99 | Ti(助教2O5)0.01(TiO2)0.99 | 磁控溅射 (400°C) |
0.5 - -0.6 (XPS) | 2.3 - -1.3 (XPS) | 锐钛矿 | 3.07 - -3.16 | 电影 | 氙灯(420 - 500 nm) | 油酸 | - - - - - - | (电子邮件保护)最小值 |
NH3 | C15H35O5助教 | TiCl4 | Solvothermal和Post-sintering (500°C, h,在北半球3) |
- - - - - - | 0.29 (XPS) | 金红石 | - - - - - - | 西北 | 可见光(> 420海里) | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - |
NH3 | C10H25O5助教 | C12H28O4“透明国际” | 微波solvothermal Post-sintering (350°C, h,在北半球3) |
- - - - - - | - - - - - - | 金红石 | ~ 2.6 | NR | 氙灯(500 w, > 420海里) | H2O | 0.5 | 0.7 h - umol |
表2。合成过程、特征属性和VLC效应(N3 -,助教5 +)co-doped TiO2(NP:纳米颗粒;西北:纳米线;NR:奈米棒;m:亚甲蓝)。
(N的测量波长3 -,助教5 +)co-doped TiO2材料的范围从2.6到3.1 eV。似乎缩小了带隙只能实现在更高的N3 -和助教5 +提出浓度(14- - - - - -16]。这个结论是一致的太阳等al.3他们指出,近相等的掺杂浓度越高的阳离子和阴离子co-dopants调光吸收的关键行为和为显著提高VLC属性是至关重要的。使用这些合成(N3 -,助教5 +)co-doped TiO2MB的退化和油酸在可见光照明为特征。例如,赵et al。14)调查了可见光降解MB(5毫克/升)的1 g / L vlc的解决方案。他们发现C / C0(C是染料浓度在不同光照时间和C0代表了最初的染料浓度)是31.6%,240分钟的反应时间。与此同时,Le et al。15]也调查了可见光降解的MB具有相同浓度(5 mg / L)。C / C07%在180分钟的反应时间增加装运数量的vlc 3 g / L。由于他们不同的光源和不同加载大量的vlc,不容易判断谁的vlc更好的可见光催化分解MB。
理论计算进行(N3 -,助教5 +)co-doped TiO2披露其中N3 -和助教5 +离子位于TiO2晶体结构,N之间的协同效应3 -和助教5 +co-dopants调整能带和影响光催化性能14,16,19]。图。3显示了一个108 -超级单元包含一个代替N原子和一个助教所取代。在各种co-doped配置,N和Ta co-dopants宁愿直接结合在一起在一个八面体。N-Ta距离的扩展将导致更高的总能量形成。实际上,N3 -和助教5 +co-dopants本地形式类似defect-pairs的N次方3 -和注5 +提出系统[3]。N2的杂交p和Ta5d州N-Ta defect-pairs减少复合中心杂质引起的水平(图3 b。和3 c),缩小隙,提高载流子迁移率,最终提高了VLC属性。2.7 eV的带隙计算也与实验结果一致14,18]。为(N3 -,助教5 +)co-doped金红石TiO2到目前为止,还没有相关的理论计算。
图3:(a)一个108 -原子超晶胞包含代替N和Ta co-dopants, (b)计算总DOS和(c) un-doped pdo, Ta mono-doped N mono-doped和(N, Ta) co-doped锐钛矿TiO2。允许转载引用19。
合成、表征、光催化性能和相关的理论计算(N3 -,V5 +)有限公司-掺杂TiO2
用于制备合成方法(N3 -,V5 +)co-doped TiO2材料是一样的(N3 -,注5 +)和(N3 -,V5 +)co-doped TiO2。例如,在NH高温nitradation3还用于N介绍吗3 -离子进入和V mono-doped TiO2。表3列出了合成过程,特征属性和VLC效果(N3 -,V5 +)co-doped TiO2(20.- - - - - -25]。NH4签证官3主要是用作V来源。相比之下的合成(N3 -,注5 +)和(N3 -,V5 +)co-doped TiO2,热液的路线是常用的合成(N3 -,V5 +)co-doped TiO2(21- - - - - -25]。它涉及到的N3 -或V5 +codopant离子进入和V / N mono-doped TiO2热液反应高压釜的前兆。这湿化学反应路线避免了传统高温氮化治疗和减少纳米颗粒的聚集。然而,这是有争议的掺杂物是否可以有效地扩散到TiO2晶体结构在这样温和的反应条件和是否提出“表面”主导着光催化性质。
合成 | 描述 | VLC属性 | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
N源 | V源 | 钛源 | N (。%) | V (。%) | 阶段 | 带隙(eV) | 形状 | 光源 | 染料(毫克/升) | vlc (g / L) | C / C0 (%) |
C6H15N | NH4签证官3 | C16H36O4“透明国际” | 4(名义上的) | 2(名义上的) | 锐钛矿 | 2.3 | NP(7海里) | 氙灯(150 W, 15厘米) | RhB (95.8) | 0.29 | (电子邮件保护) |
C6H15N | NH4签证官3 | 德州仪器(4)2 | 3.12 (XPS) | 1.0 (ICP)和0.5 (XPS) | 锐钛矿 | 2.5 | NP(13海里) | 氙灯(400 W > 400海里) | PCP-Na (20) | 0.4 | (电子邮件保护)最小值 |
C6H15N | V4 + | C16H36O4“透明国际” | - - - - - - | - - - - - - | 锐钛矿 | 2.8 | NP(5海里) | 氙灯(400 W > 400海里,25厘米) | MB (1.6) | - - - - - - | (电子邮件保护)最小值 |
NH4签证官/ NH3哦 | NH4签证官3 | TiO2 | 2.97 (XPS) | 20(名义上的) | 锐钛矿 | - - - - - - | NP(11海里) | 氙灯(300 W > 420海里) | 莫(3.3) | - - - - - - | (电子邮件保护)最小值 |
NH4签证官3 | NH4签证官3 | N - TiO2 | 3.4 (XPS) | 4.2 (XPS) | 锐钛矿 | 2.3 | NTA | Hg灯(300 W > 420海里) | 二氧化碳 | - - - - - - | h - 64.5 ppm cm-2 |
C6H15N | NH4签证官3 | C16H36O4“透明国际” | 0.62 (XPS) | 2(名义上的) | 锐钛矿 | 2.5 | NP | 金属卤化物灯(400 W > 420海里 | 帽(25) | 1 | 325年4×打败最低为1 |
表3。合成过程、特征属性和VLC效应(N3 -,V5 +)co-doped TiO2(NP:纳米颗粒;NTA:纳米管阵列;RhB:罗丹明B;m:亚甲蓝;莫:亚甲基橙;PCP-Na: Pentachlorophenate钠;帽子:氯霉素)。
大多数测量波长在2.3和2.5 eV (N3 -,V5 +)co-doped TiO2。这意味着N3 -和V5 +提出可以有效地降低隙,扩展光吸收可见光政权。在几乎所有的(N3 -,V5 +使用NH) co-doped样品准备4签证官3为原料,V5 +和V4 +离子共存。如果NH4签证官3取而代之的是V4 +包含原材料,V4 +和V3 +将样品中共存。V的容易降低离子的原因尚不清楚。(N的VLC属性3 -,V5 +)co-doped TiO2通过分解特征MB,莫(亚甲基橙),RhB 4-chlorophenol;或减少有限公司2在CH4。此外,Eswar et al。25利用合成(N3 -,V5 +)co-doped TiO2治疗抗生素/细菌和发现(N3 -,V5 +)提出将加强与N的VLC性能比较3 -或V5 +mono-doping。(N的关键角色3 -,V5 +)提出的增强VLC属性还强调其他相关人员。
理论计算(N3 -,V5 +)co-doped TiO2证明(N3 -,V5 +)提出可以有效地提高VLC属性。图。4介绍了提出的位置在锐钛矿TiO N和V2和计算总DOS(态密度)。在这里,N3 -和V5 +化学结合在一起形成defect-pairs,再次。defect-pairs缩小的带隙的形成大约0.45 eV通过提供一个受体水平高出0.33 eV的价带和捐赠水平约0.12 eV传导带(以下26]。此外,N-V defect-pairs有很大的约束力能源0.77电动汽车,使其对分离,而稳定。然而,这是一个技术挑战实验控制的化学价V5 +掺杂物。
结论和前景
在(N3 -,米5 +)co-doped TiO2材料,介绍了N3 -和M5 +离子化学结合在一起形成当地defect-pairs。这些defect-pairs窄的能带隙主机TiO至关重要2,减少“捕获或复合中心”photo-generated航空公司增加的掺杂水平difficult-dopant N3 -离子,从而显著增强可见光催化性能。自注5 +和助教5 +离子是稳定与V5 +,最好选择他们作为co-dopants N3 -离子。鉴于比较困难和分析光催化效果不同的研究小组报道,
(1)设置和标准的光催化反应条件应开发和跟踪。它将包括使用光源,光照明强度,固定染料类型和浓度、相同的装载量的催化剂,和相同的反应时间;
(2)至少,商业德固赛P25应该作为参考,所有的实验结果都应该定量与它;
(3)合成样品的化学成分应仔细分析容易推出观察到光催化活动的内在渊源。
基于局部缺陷结构设计,提出预计TiO2与(N3 -,米5 +)将大大提高他们的VLC属性。defect-pair修改TiO的发展2的vlc因此有利于清洁和可再生的太阳能能源的高效利用。
引用
- 离子半径和Nb的电负性,助教和V元素和离子可以从下面的网站https://www.webelements.com找到。
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