吴德勇

(湖北民族学院 化学与环境工程学院，湖北 恩施 445000)

半导体TiO2是光催化技术领域应用最为广泛的高效光催化剂[1-2]，但是TiO2的吸光频带窄，只能够利用太阳光不足5%的紫外光.为了提高太阳光利用率，采用各种途径对TiO2改性，使其在可见光范围内产生光催化效果，这些途径包括离子掺杂、复合半导体、表面贵金属沉积和染料光敏化等[3-4].其中掺杂非金属离子不但能将纳米TiO2的光响应波长拓展至可见光区域，还能保持在紫外光区的光催化活性.非金属元素掺杂TiO2制备方法简单，光催化效率高，目前研究的非金属掺杂元素主要有 C、P、N、S、F 等[5-6]，其中以氮掺杂研究最为广泛.2001年，Asahi[7]在Science杂志上发表专著，利用磁控溅射法在N2(40%)/Ar气氛中溅射TiO2靶，获得氮掺杂的TiO2薄膜，其具有良好的可见光催化性能，从而开启了非金属氮掺杂TiO2的研究热潮.

1 氮掺杂TiO2制备方法

目前制备氮掺杂二氧化钛的方法主要有磁控溅射法、高温焙烧法、钛醇盐水解法、机械化学法和加热含钛氮的有机前驱体法等.

1.1 磁控溅射法

目前文献中报道过的氮掺杂TiO2的制备中使用到的反应磁控技术主要有直流反应磁控、交流反应磁控溅射以及射频磁控溅射[8].

Asahi等[7]采用磁控溅射法在N2(40%)/Ar混合气体中溅射TiO2靶材制备氮掺杂TiO2薄膜，开启了氮掺杂的新领域.并利用泛函理论计算氮掺杂对TiO2的能带结构影响，结果表明N2p轨道与O2p轨道的杂化而使TiO2的带隙能变窄，从而可以产生可见光催化活性.在可见光照射下，氮掺杂的TiO2能够有……