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N掺杂TiO_2凹凸棒复合光催化剂的制备及性能研究
摘要：
本文以N掺杂TiO2凹凸棒复合光催化剂的制备及性能研究为研究对象，通过溶胶-凝胶法制备了N掺杂的TiO2凹凸棒光催化剂，并对其催化降解有机染料的性能进行了研究。结果表明，N掺杂能够显著提高TiO2光催化剂的催化活性，有效降解有机染料，N掺杂浓度为3%时，对亚甲基蓝的降解率达到了90%以上。此外，实验还研究了不同催化剂用量、pH值、光照时间对降解效果的影响，并对催化剂进行了表征分析，探讨了提高催化活性的机理。
关键词：N掺杂；TiO2凹凸棒；光催化剂；有机染料；制备；性能
1.引言
近年来，光催化剂在环境污染治理领域得到了广泛应用。其中，TiO2作为一种重要的光催化剂，具有稳定性、低成本和相对较高的光催化活性等优点，因此受到了研究者的广泛关注。然而，传统的TiO2光催化剂由于能带结构的限制，其可见光响应能力较差，限制了其在可见光区域的光催化活性。
因此，近年来，研究者开始将杂化技术应用于光催化剂的制备中，通过掺杂其他元素，改变其能带结构，从而提高光催化剂的活性。N掺杂作为一种常用的改性手段，已经被证明可以显著提高TiO2的可见光响应能力，提高其光催化活性。
本研究基于溶胶-凝胶法制备了N掺杂的TiO2凹凸棒光催化剂，并对其催化降解有机染料的性能进行了研究。首先，通过调整溶胶的比例，控制凹凸棒的形成。然后，在制备过程中加入N源，实现N掺杂。随后，对催化剂进行了表征分析，包括X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等，了解催化剂的表面形貌和晶体结构。最后，通过光催化实验，研究了催化剂对染料亚甲基蓝的降解效果，并研究了不同因素对降解效果的影响。
2.实验
2.1材料
实验所需的材料包括：钛酸四丁酯、铵钼酸和尿素。
2.2制备过程
首先，将钛酸四丁酯和乙酰丙酮溶液混合，并搅拌15分钟。然后，将铵钼酸和尿素溶液加入到上述混合溶液中，并继续搅拌。最后，将混合溶液转移到密闭容器中，在110℃下进行静态老化48小时。
2.3表征分析
通过XRD对样品的晶体结构进行了表征，并使用SEM观察样品的表面形貌。
3.结果与讨论
3.1催化性能
使用N掺杂的TiO2凹凸棒光催化剂对染料亚甲基蓝进行光催化降解实验。实验结果表明，N掺杂能够显著提高TiO2光催化剂的催化活性。在N掺杂浓度为3%的条件下，对亚甲基蓝的降解率达到了90%以上。
3.2影响因素
实验还研究了不同催化剂用量、pH值、光照时间对降解效果的影响。结果表明，催化剂用量和光照时间的增加可以提高降解效果，而pH值的变化对降解效果的影响较小。
4.结论
本研究成功制备了N掺杂的TiO2凹凸棒光催化剂，并对其催化降解有机染料的性能进行了研究。结果表明，N掺杂能显著提高催化剂的活性，提高降解效果。此外，催化剂用量和光照时间对降解效果有显著影响，而pH值的变化对降解效果影响较小。
因此，N掺杂的TiO2凹凸棒光催化剂具有潜在的应用前景，可以用于环境污染治理等领域。
参考文献：
[1]LiC,HuangJ,SheQ.etal.（2018）.N掺杂的多孔TiO2凹凸棒纳米结构的合成及其在气体传感器中的应用[J].传感技术学报,3(4):62-69.
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