Transactions of Nonferrous Metals Society of China The Chinese Journal of Nonferrous Metals

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中國有色金屬學報

ZHONGGUO YOUSEJINSHU XUEBAO

第18卷    第5期    總第110期    2008年5月

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文章編號:1004-0609(2008)05-0884-06
S摻雜納米TiO2的可見光響應(yīng)機制
許珂敬,尚超峰,李 芳

(山東理工大學 材料科學與工程學院,淄博 255049)

摘 要: 以硫脲為S的源物質(zhì),以鈦酸丁酯為TiO2的前驅(qū)體,采用溶膠凝膠法制備S-TiO2光催化劑。利用XRDXPSFTIR等技術(shù)分析S摻雜對TiO2晶格結(jié)構(gòu)的影響,并探討元素STiO2晶格中的化學狀態(tài)以及所形成的化學鍵的類型。結(jié)果表明:摻雜的SS4+進入TiO2晶格中取代部分Ti4+,形成Ti1−xSxO2催化劑;S4+TiO2的價帶上形成1個電子占據(jù)能級,價帶上的電子占據(jù)能級的價帶頂位主要由S3p態(tài)構(gòu)成,同時S3p也有助于形成1個由Ti3dO2p態(tài)構(gòu)成的導帶,S3p態(tài)與價帶的交叉使價帶變寬,導致能帶變窄,從而改善TiO2的光譜響應(yīng),使吸收邊緣擴展到可見光的區(qū)域。對亞甲基藍的光降解實驗結(jié)果證實硫摻雜明顯提高了光催化活性。

 

關(guān)鍵字: S-TiO2光催化劑;摻雜機制;化學狀態(tài);可見光;吸收活性

Mechanism of sulfur-doping on TiO2 photo-response under visible light
XU Ke-jing, SHANG Chao-feng, LI Fang

School of Materials Science and Technology, Shandong University of Technology, Zibo 255049, China

Abstract:S-TiO2 photocatalysts, with thiourea as source substance of S and titanium tetrabutoxide (Ti(OC4H9)4 as precursor of titanium dioxide, were prepared by sol-gel method. The effects of sulfur-doping on TiO2 crystal structure, the chemical states of S atom in TiO2 crystals and the chemical bonds formed in TiO2 were analyzed by XRD, XPS and FTIR. The results show that S atom as the state of S4+ in TiO2 crystal lattices substitutes part of Ti atoms and form Ti1−xSxO2 catalyst, and S4+ forms an electron-occupied level in valence band (VB), and the electron occupies level above the VB consists of S3p states, at the same time, the S3p states contribute to the formation of a conduction band with Ti3d and O2p states, the chiasma of S3p states and the VB make VB broaden and result in energy gap narrow down, and then improve the optical response of TiO2 and extend its absorption edge into the visible-light region.

 

Key words: S-TiO2 photocatalyst; doping mechanism; chemical state; visible light; absorption activity

ISSN 1004-0609
CN 43-1238/TG
CODEN: ZYJXFK

ISSN 1003-6326
CN 43-1239/TG
CODEN: TNMCEW

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