B,N共掺杂的In2O3/TiO2制备与光催化产氢性能研究

摘要：

为拓宽TiO2的光吸收范围以及提高光生载流子的利用率,本工作利用B,N共掺杂改性的方法,通过聚合物前驱体法设计并制备了In2O3改性的TiO2光催化剂.在前驱体合成中引入了聚乙二醇(PEG)作为致孔剂.PEG在前驱体转化为无机氧化物的热处理过程中分解离去、形成介孔等不同尺度的孔隙,提高了样品的比表面积.异质结结构在产物中得到有效构筑,带隙宽度由P25的3.09eV缩窄至2.71 eV(样品IT-500,500 ℃退火产物).B,N掺杂进入TiO2晶格内,形成了Ti-N-B和Ti-O-B结构,同时也存在N的填隙掺杂,有助于带隙的缩窄、并拓宽可见光吸收范围.In2O3/TiO2异质结结构的构筑,促进了电子-空穴对的分离与转移,提高了光生载流子的利用率.在大于380 nm可见光的照射下,样品IT-500的可见光催化产氢速率达到了5961 μmol·g-1·h-1,催化剂经过分离回收后进行循环实验,仍能保持良好的光催化活性.为了进一步提高其回收性,利用气纺丝制备了B,N掺杂的In2O3/TiO2纳米纤维棉,在最佳焙烧温度500 ℃下,所获得的纤维棉状光催化剂的氢气产生速率达到1186 μmol·g-1·h-1,纤维棉简化了回收再利用的过程,经过5次循环实验后仍能达到初始产氢速率的97％.

关键词：光催化、TiO2、非金属元素共掺杂、异质结、可见光响应、纳米纤维

所属期刊栏目：78

资助基金：项目受国家自然科学基金No.21604090

在线出版日期：2021-03-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：1448-1454