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等离子体条件下二氧化钛表面自掺杂及光催化性能研究

2021-10-18吴洪波张连红陈丽先张国平

石油化工 2021年9期
关键词:改性催化剂

吴洪波,张连红,陈丽先,文 哲,张国平,张 辉

(1. 西南石油大学 化学化工学院,四川 成都 610500;2. 成都产品质量检验研究院有限责任公司,四川 成都 610100;3. 四川省金路树脂有限公司,四川 德阳 618500)

近年来,二氧化钛被广泛用于有机物降解、太 阳能电池、水解制氢和生物技术等方面[1-2]。但二氧化钛自身禁带较宽(3.2 eV)、电子空穴复合率高,且仅对紫外光响应,这极大地限制了二氧化钛的光催化应用。有研究结果表明,催化剂表面缺陷可以诱导电子-空穴的分离,进而提升催化剂的光催化性能[3-4]。高家诚等[5]通过高温氢气还原在二氧化钛表面形成了大量的表面缺陷;Chen等[6]采用C/N共掺杂二氧化钛产生了大量的晶格缺陷。在通过传统方法形成表面氧缺陷的过程中,往往需要高温高压和长时效反应条件,导致表面氧缺陷的研究与应用受到限制,因此,探索一条高效、快速的表面氧缺陷制备方法迫在眉睫。

等离子体作为一种离子化气体状物质,可以实现材料的表面改性[7]。Hueso等[8]以水等离子体实现了高沸点的黏性液体和炼油的二次产物焦炭的资源化利用;Vandenbroucke等[7]利用等离子体实现了挥发性有机物的去除;Li等[9]发现Ar等离子体处理二氧化钛后光催化性能提升。Sobczyk-Guzenda等[10]采用射频等离子体技术制备了超亲水的铁掺杂的二氧化钛薄膜。Ar-NH3冷等离子体处理二氧化钛实现了N掺杂[11-13]。而介质阻挡放电等离子体作为一种独特的物理化学过程,在二氧化钛表面改性中的应用较少。

本工作以氮氢混合气为工作气,通过介质阻挡放电形成N2-H2等离子体对二氧化钛进行表面改性,并对改性前后的二氧化钛催化剂进行表征,以亚甲基蓝为降解产物,考察了改性催化剂在可见光下的催化降解效果。……

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