氮掺杂SrTiO 3 /TiO 2 纳米棒异质结的制备及光催化活性

发布时间：2021-03-05 01:40

　　通过水热反应和直接浸渍法在FTO导电玻璃上制备得到了高度有序的氮掺杂SrTiO₃/TiO₂纳米棒异质结阵列（N-STO/TNR）,利用扫描电子显微镜（SEM）,X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）对其表面形貌,晶体结构和元素价态进行了分析。同时,采用荧光光谱（FL）、紫外可见漫反射光谱（UV-DRS）,电化学阻抗谱（EIS）和莫特肖特基（MS）对异质结的光电性能进行了测试。最后以甲基橙为模拟污染物,考察了异质结材料在可见光下的光催化活性。结果表明,SrTiO₃/TiO₂异质结构能有效的分离光生载流子,同时N元素的掺杂将异质结的光谱响应范围扩展到可见光区,得益于半导体复合和能级修饰策略的协同增强效应,N-STO/TNR展现出优异的光电性能,N-STO/TNR的光催化效率是未改性的TNR样品的5.7倍。 

【文章来源】：功能材料. 2020,51(01)北大核心

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【部分图文】：

TNR和N-STO/TNR样品表面(a和b)及断面(c和d)扫描电镜图

图2(a)为FTO基底、TNR、N-TNR、STO/TNR和N-STO/TNR样品的XRD图谱。谱图中位于36.5°,41.3°和54.5°的3个衍射峰,分别对应金红石相TiO2(JCPDS No:88-1175)的(101)、(111)和(211)晶面。与TNR相比,N元素掺杂后,N-TNR的衍射峰没有明显变化,仍为金红石相。除了TiO2金红石相的衍射峰外,STO/TNR与N-STO/TNR在32.5°和46.5°附近新出现的衍射峰则属于立方晶型的SrTiO3(JCPDS no:35-0734)的(110)和(200)晶面。表明第二次水热反应后,部分TiO2已经成功转变为SrTiO3。同时,如图2(b)所示,与STO/TNR相比,经过N元素掺杂后的N-STO/TNR中SrTiO3-xNy(110)晶面的衍射峰位向低衍射角方向发生了轻微的偏移。这主要是由于N3-的离子半径(0.171 nm)比O2-的离子半径略大,当N3-替代SrTiO3中O2-的位置形成SrTiO3-xNy后,晶胞参数会变大,晶面间距d值变大,根据布拉格方程,衍射峰位置向低角度偏移所致。图3 N-STO/TNR和TNR样品的高分辨率XPS谱图

N-STO/TNR和TNR样品的高分辨率XPS谱图


本文编号：3064337