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N、Ag掺杂TiO2的制备及光催化活性的研究
摘要
本文以TiO2为基础材料，通过氮（N）和银（Ag）的掺杂，制备了N、Ag掺杂TiO2光催化材料，并研究了其光催化降解甲基橙的效果。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等技术对样品进行了表征分析。结果显示，N、Ag掺杂可以显著提高材料的光催化活性，在可见光区域具有更广泛的吸收能力。在优化的光催化反应条件下，甲基橙的降解率超过95%。因此，该研究表明了N、Ag掺杂对TiO2的光催化活性具有良好的提升作用，为光催化材料的研究提供了新的思路和方法。
关键词：TiO2；N、Ag掺杂；光催化；甲基橙
Abstract
Inthisstudy,NandAgdopedTiO2photocatalyticmaterialswerepreparedusingTiO2asthebasematerialandtheirphotocatalyticactivityforthedegradationofmethylorangewasstudied.Thesampleswerecharacterizedbyscanningelectronmicroscopy(SEM),transmissionelectronmicroscopy(TEM),X-raydiffraction(XRD),andothertechniques.TheresultsshowedthatNandAgdopingsignificantlyimprovedthephotocatalyticactivityofthematerialandhadawiderabsorptioncapacityinthevisiblelightregion.Undertheoptimizedphotocatalyticreactionconditions,thedegradationrateofmethylorangeexceeded95%.Therefore,thisstudydemonstratesthatNandAgdopingcaneffectivelyenhancethephotocatalyticactivityofTiO2,providingnewideasandmethodsfortheresearchofphotocatalyticmaterials.
Keywords:TiO2;NandAgdoping;photocatalysis;methylorange
引言
近年来，光催化技术被广泛研究和应用于环境污染治理、能源转换和化学合成等领域。TiO2作为一种常用的光催化材料，由于具有成本低廉、化学稳定性好、光催化活性高等优点，因此在光催化领域得到了广泛的应用。然而，TiO2所吸收的光波长主要集中在紫外光区域，其光响应范围有限，限制了其在可见光区域的应用。因此，如何提高TiO2在可见光区域的吸收能力，是当前光催化材料研究的重点和难点。
目前，一种常用的方法是对TiO2进行掺杂改性。N、Ag元素常被用作掺杂剂，因其具有良好的可控性和化学稳定性，可以有效提高材料在可见光区域的吸收能力。因此，本文将对N、Ag掺杂TiO2材料的制备和光催化活性进行研究，以期为光催化材料的开发和应用提供一定的参考和借鉴。
实验部分
1.实验材料
钛酸四丙酯（TTIP）（AR，99.9%）、氨水（25%）（AR）、硝酸银（AgNO3）（AR，99.9%）、甲基橙（AR）。
2.实验方法
2.1N、Ag掺杂TiO2材料的制备
按照下列步骤制备N、Ag掺杂的TiO2粉体材料。
（1）制备纯TiO2粉体：将TTIP滴入80mL的无水乙醇中，随着滴液过程，在搅拌的同时加入一定量的氨水，并继续搅拌3h，耐热
3h，然后在50°C下干燥24h。
（2）N、Ag掺杂TiO2粉体制备：将纯TiO2粉末放入AgNO3溶液中，在常温下搅拌30min，然后添加尿素和硝酸银的混合溶液，继续搅拌4h，将混合溶液置于120°C下干燥6h，然后在550°C下焙烧3h即可得到N、Ag掺杂TiO2粉末。
2.2光催化降解甲基橙的实验
将制备好的N、Ag掺杂TiO2粉末加入甲基橙溶液中，在紫外光和可见光区域照射条件下进行光催化反应。对反应液的降解率进行监测，并对反应液中甲基橙的降解产物进行分析。
3.结果与分析
3.1样品表征分析
通过SEM、TEM、XRD等技术对制备好的N、Ag掺杂TiO2粉体进行表征，结果如图1所示。
图1N、Ag掺杂TiO2粉体的SEM、TEM、XRD图像
由图1可知，N、Ag掺杂没有对TiO2材料产生巨大影响，粉末颗粒大小在100nm左右，且保持着单一晶相。XRD图像显示，粉末仍然是纯晶相，2θ角度为25º左右，符合纯TiO2的衍射峰，但N