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BiVO4的敏化效应及TiO2/BiVO4异质结中可见光诱导产生的强还原电子
摘要： BiVO4是一种高效且稳定的可见光活性光阳极材料。然而由于其导带位置低于H2还原电位，无法实现完全水分解反应。另一方面，具有较宽带隙的TiO2因其导带能量为负值，能够光催化分解水。为验证BiVO4敏化TiO2的可能性，并评估所得复合材料在可见光下光催化水分解的应用潜力，我们制备了TiO2/BiVO4异质结电极并进行了光电化学表征。通过研究电子受体探针甲基紫精（其还原电位接近质子）的可见光催化还原反应，评估了光活性材料的还原能力。在TiO2/BiVO4异质结中出现了明显反常的电子从光激发BiVO4向TiO2导带的转移现象，从而实现了TiO2敏化并产生高还原性电子——这种效应似乎得益于异质结处的能带排列。
关键词： 甲基紫精还原、光（电）催化、二氧化钛、钒酸铋、异质结、可见光敏化
更新于2025-09-10 09:29:36
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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
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。
关键词： 可见光敏化、光催化性能、氮化钛、氮掺杂二氧化钛、电化学阳极氧化
更新于2025-09-04 15:30:14