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N,Cd-TiO_2光催化活性的实验与理论研究

戴冬梅  鲁冰  刘园园  高洪涛  
【摘要】:采用热分解法制备了N,Cd共掺杂纳米TiO2光催化剂,通过XRD、XPS和UV-DRS等对样品进行了分析表征,并以甲基橙为目标降解物考察了其光催化性能。实验表明产物N,Cd-TiO2为锐钛矿型,颗粒约为10~15 nm,N取代了TiO2晶格中的O原子,而Cd以游离态分布在TiO2表面;其光吸收发生明显红移;光催化活性提高,N、Cd在提高TiO2的光催化活性方面具有协同作用。采用第一性原理方法,对其电子结构和光学性质进行了理论计算。结果发现在N,Cd-TiO2的带隙中出现了N2p和Cd5s的杂质能级,价带的电子可以吸收较小的能量跃迁到杂质能级上,接着二次激发跃迁到导带上,电子跃迁变得容易,吸收波长向可见光区移动。计算结果很好地解释了实验现象。

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