S 掺杂 S-TiO2/SiO2 可见光响应光催化剂的制备及性能

doi:10.3724/SP.J.1088.2012.11127

摘要/Abstract

摘要： 以四氯化钛为钛源, 硫脲为硫源, 采用液相水解-沉淀法制备了 S 掺杂的 TiO2/SiO2 (S-TiO2/SiO2) 催化剂, 并以苯酚为模型物, 考察了催化剂在可见光区、紫外光区和太阳光下的光催化活性, 以及催化剂的使用寿命和分离性能. 采用 X 射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见漫反射光谱、X 射线衍射、透射电镜及 N2 吸附-脱附等技术对催化剂进行了表征. 结果表明, S 以+6 价形式进入 TiO2 体相并置换晶格中的 Ti4+, 适量 S 掺杂的 S-TiO2/SiO2 在紫外光区、可见光区和太阳光下均表现出较高的光催化活性. SiO2 与 TiO2 界面间有 Ti–O–Si 键形成, 结合牢固. S 掺杂在 TiO2 表面生成 Ti–O–S 键, 形成新的能级结构, 使光催化剂在 450~550 nm 产生吸收, 诱发 TiO2 可见光催化活性; 同时提高了 TiO2 表面羟基数量. SiO2 的加入可减小 TiO2 颗粒的平均尺寸, 增大催化剂的比表面积, 改善催化剂的分离性能, 提高催化剂的使用寿命.

关键词: 二氧化钛, 二氧化硅, 硫掺杂, 可见光, 光催化

Abstract: S-doped visible-light response S-TiO₂/SiO₂ photocatalyst samples were prepared by a hydrolysis-precipitation method. The photocatalytic activity was investigated by the degradation of phenol. The separability of S-TiO₂/SiO₂ was determined by sedimentation. X-ray photoelectron spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy, X-ray diffraction, transmission electron microscopy, and N₂ adsorption-desorption were used for catalyst characterization. The results showed that cationic S⁶⁺ was incorporated into TiO₂ lattice and substituted part of Ti⁴⁺. S-TiO₂/SiO₂ with suitable S-doping exhibited higher activity under ultraviolet light, visible light, and solar irradiation. S-TiO₂/SiO₂ exhibited better decanting ability and less deactivation. Doped-S can form a new bond of Ti–O–S above the valence band of TiO₂ to extend the adsorption edge to 450–550 nm, and can increase amount of surface OH^– of TiO₂. The addition of SiO₂ can form a new bond of Ti–O–Si, beneficial to the high dispersion, and larger surface area of S-TiO₂/SiO₂.

Key words: titania, silica, sulfur-doping, visible light, photocatalysis

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S 掺杂 S-TiO₂/SiO₂ 可见光响应光催化剂的制备及性能

Preparation and Properties of Sulfur-Doped Visible-Light Response S-TiO₂/SiO₂ Photocatalyst

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