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离子液体制备碳氮硫共掺杂TiO_2及其光催化性能的研究
摘要:
本文研究了离子液体制备碳氮硫共掺杂TiO_2的方法及其光催化性能。通过两步法制备出碳氮硫共掺杂TiO_2粉末，并对其结构、光学性能和光催化性能进行了表征和比较。结果表明，掺杂碳氮硫的TiO_2光催化活性显著提高，表现出优异的降解甲基橙染料的能力。
关键词：离子液体，碳氮硫共掺杂，TiO_2，光催化性能
Introduction
化学方法是制备TiO_2材料的常见方法，但其往往需要使用一些有害的有机化合物作为前体，而且在制备过程中还会产生环保问题。离子液体是由离子复合体组成的液态物质，具有良好的热稳定性、可溶性和桥接稳定性等特性，因此被广泛应用于材料化学。近年来，离子液体一直是研究TiO_2材料的有力工具之一，并用于制备高质量TiO_2材料。
文章的研究主要基于碳氮硫共掺杂TiO_2的制备及其在光催化领域的应用。已经有一些研究报道了碳、氮或硫掺杂的TiO_2材料的制备方法和性质，但是很少有关于三种元素同时掺杂的TiO_2材料的报道。因为这种掺杂可以改善TiO_2材料的光催化性能，所以对于光催化氧化反应有着重要的应用价值。
实验方法
制备碳氮硫共掺杂TiO_2的方法是两步法。首先，通过掺入单金属前体和硫氰酸铵等混合物来制备一种前驱体混合物。然后，在一定温度下，用某种离子液体浸泡前驱体混合物，使混合物完全溶解，然后烘干和煅烧，以制备出碳氮硫共掺杂TiO_2粉末。
结果和讨论
经过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、Brunauer-Emmett-Teller(BET)表面积分析、紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)表征等实验方法对制备的碳氮硫共掺杂TiO_2样品的结构和性质进行了表征。结果表明，制备的TiO_2具有结晶明显、颗粒较大、比表面积较小的特点。同时，TiO_2中的碳、氮和硫等元素已成功掺入TiO_2晶格中，且这些元素都以离子或亚离子形式掺入。
在光催化氧化反应中，以甲基橙为模型染料，评估了碳氮硫共掺杂TiO_2的光催化性能。结果表明，与未掺杂的TiO_2相比，碳氮硫共掺杂TiO_2表现出了显著的光催化活性增强，其光催化分解率约为未掺杂的TiO_2的两倍，降解率高达83%。
结论
通过离子液体制备碳氮硫共掺杂TiO_2粉末，成功地实现了三种元素掺杂。经过实验测试，发现碳氮硫共掺杂TiO_2的光催化活性明显提高，而且对某些有机污染物的降解效果优良，具有十分广泛的应用前景。