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主管单位 中华人民共和国
工业和信息化部
主办单位 哈尔滨工业大学 主编 李隆球 国际刊号ISSN 0367-6234 国内刊号CN 23-1235/T

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引用本文:李涛,邱一武,秦伟,吴晓宏.沸石负载Mn,N共掺杂TiO2及光催化性能[J].哈尔滨工业大学学报,2020,52(5):9.DOI:10.11918/201907121
LI Tao,QIU Yiwu,QIN Wei,WU Xiaohong.Preparation of zeolite loaded with Mn, N co-doped TiO2 and its photocatalysis properties[J].Journal of Harbin Institute of Technology,2020,52(5):9.DOI:10.11918/201907121
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沸石负载Mn,N共掺杂TiO2及光催化性能
李涛1,2,邱一武3,秦伟3,吴晓宏1
(1.哈尔滨工业大学 化工与化学学院, 哈尔滨 150001; 2.北京卫星环境工程研究所 可靠性与环境工程技术重点实验室, 北京 100094; 3.哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院, 哈尔滨 150001)
摘要:
为提高传统TiO2光催化剂的可见光催化活性,本文采用溶胶-凝胶法合成了Mn,N共掺杂TiO2光催化剂,改善了传统TiO2光生载流子易复合的问题;进一步采用沸石作为载体对改性后的TiO2样品进行负载,解决了传统光催化剂存在的难分离回收问题,以达到光催化剂可重复使用的目的.借助X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外分光光度计、傅立叶变换红外光谱仪等测试手段对Mn,N共掺杂TiO2光催化剂的结构、元素组成、微观形貌和光催化降解性能进行系统分析与研究.研究结果表明,沸石负载Mn,N共掺杂TiO2的样品较未改性的TiO2样品具有更高的光催化降解活性,在可见光照射下,在最优掺杂条件下获得的TiO2光催化剂在60 min内对孔雀石绿的降解率可达到97%,这主要归因于锰离子掺杂能够对TiO2光生载流子的复合产生抑制作用,促进光生电荷分离,与此同时氮元素掺杂可有效拓宽TiO2半导体光催化剂光响应范围.此外,经过5次循环使用后,对孔雀石绿的降解率没有较大程度的减弱,依然能够维持在88%以上,表明沸石负载Mn,N共掺杂TiO2的样品具有较好的光催化循环稳定性.
关键词:  TiO2  光催化  沸石  掺杂  溶胶-凝胶法
DOI:10.11918/201907121
分类号:TQ426.94
文献标识码:A
基金项目:国家自然科学基金(51671074)
Preparation of zeolite loaded with Mn, N co-doped TiO2 and its photocatalysis properties
LI Tao1,2,QIU Yiwu3,QIN Wei3,WU Xiaohong1
(1.School of Chemistry and Chemical Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China; 2.Science and Technology on Reliability and Environmental Engineering Laboratory, Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering, Beijing 100094, China; 3. School of Materials Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China)
Abstract:
In order to improve the visible light catalytic activity of traditional TiO2 photocatalyst, Mn, N co-doped TiO2 photocatalyst was synthesized by sol-gel method, which improved the problem of easy recombination of photogenerated carriers. Further, zeolite was used as a carrier to solve the problem of difficult separation and recovery of the conventional photocatalyst, achieving the purpose of reusable. The crystal phase structure, element composition, microtopography, and photocatalytic activity of TiO2 photocatalyst were characterized by XRD, SEM, UV-vis, and FTIR. Results show that Mn, N co-doped TiO2/zeolite composites had higher activity than pristine TiO2. The degradation rate of malachite green in the TiO2 photocatalyst obtained under optimal doping conditions could reach 97% within 60 min in visible light, which was because the manganese ion doping could inhibit the recombination of TiO2 photogenerated carriers and promote charge separation. Meanwhile, nitrogen doping could effectively broaden the photoresponse range of TiO2. Moreover, after five usage cycles of Mn, N co-doped TiO2/zeolite composites, the degradation rate of malachite green was not greatly reduced, maintaining above 88%, which indicates that the Mn, N co-doped TiO2/zeolite composites have good photocatalytic cycle stability.
Key words:  TiO2  photocatalysis  zeolite  doping  sol-gel method

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