研究目的
研究某种特定草药对特定疾病的治疗效果。
研究成果
该研究成功制备了具有可控形貌和氮掺杂浓度的TiO2-N纳米多孔基底，从而增强了可见光敏化和光催化性能。最佳氮掺杂浓度为4.1 at%，此时带隙最窄且光催化活性最高。
研究不足
该研究的局限性在于N掺杂TiO?合成过程中氧化水平的控制技术限制以及Ti-NxOy中间体的形成。潜在的优化方向包括精确控制N掺杂浓度和最小化电荷复合中心。
通过氮化钛电化学阳极氧化制备含钛氧氮化物物种的N掺杂TiO2纳米管增强可见光敏化
DOI：10.1021/acs.jpcc.8b09762
期刊：The Journal of Physical Chemistry C
出版年份：2018
更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要：
氮的浓度与化学状态是控制氮掺杂二氧化钛中带隙窄化及可见光捕获能力增强的关键因素。本研究通过电化学阳极氧化氮化钛溅射薄膜制备了光催化TiO2-N纳米多孔结构。通过氧化含N-金属键（占钛基体7.3%-18.5%）的溅射态氮化钛薄膜直接实现掺杂。小角X射线散射研究表明，不同氮浓度下阳极氧化基底会发生显著形貌变化：当氮含量最低为6.2 at%时形成准纳米管状结构，而氮浓度增至23.8 at%则导致纳米管孔径呈现不均匀的多分散分布。通过X射线光电子能谱深度剖析分析了TiO2基体中氮的化学状态及其与光催化性能的关联。N 1s高分辨XPS谱显示存在Ti-N键、β-Ti替代键及钛氧氮化物物种。TiO2-N中4.1 at%的最低氮含量对应13.5%的最低钛氧氮化物比例。N-金属键的相对变化与可见光敏化效应相关，其中Ti-N/钛氧氮化物比例达3.3时（对应2.7 eV的最小带隙），有机染料降解效率提升三倍。进一步增加氮掺杂会使该比例从3.3骤降至0.4，导致光催化活性丧失。研究证实了氮化学状态对TiO2纳米管高效掺杂的影响规律，其与氮负载量直接相关，并基于氮化钛的简易快速合成提出了优化这些因素的策略。
作者：
Andrea Merenda，Akshita Rana，Albert Kamal Guirguis，De Ming Zhu，Lingxue Kong，Ludovic F Dumée
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