151 離子液體輔助合成高可見光活化N-B-F三摻雜介孔TiO2微波途徑

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這篇由河北科技大學等的研究學者完成，討論離子液體輔助合成高可見光活化N-B-F三摻雜介孔TiO2微波途徑的論文，發(fā)表在一區(qū)重要期刊《Applied Catalysis B Environmental》，影響因子：11.698。

近年來，微波化學儀器用于材料合成的研究工作已經成為科學研究的熱門方向，受到廣大學者的極大關注！

摘要

采用微波輔助方法，建立了一種在TiO 2中同時摻雜氮、硼、氟的簡便、綠色的方法。

離子液體(IL)[BMIm]BF4不僅作為微波吸收劑，而且作為摻雜劑，IL還能在微波輻射下自組裝，從而起到抑制TiO 2粒子生長的作用。得到的N-B-F-三摻雜TiO 2具有較大的比表面積、小的晶粒尺寸和介孔結構，并提出了N-B-F-三摻雜TiO 2的形成機理。

制備的材料在降解甲基橙、羅丹明B、橙G和活性紅X等有機污染物方面表現出優(yōu)異的可見光催化活性，這是由于TiO 2表面存在Ti-B-N結構，誘導了2.78eV的窄帶隙，以及N、B和F的協同效應。提高了光生電子/空穴對的分離效率。所得結果為ILS在微波輔助制備納米材料中的應用提供了新的思路。

詳情

結論

采用微波輔助方法，建立了一種在TiO 2中同時摻雜氮、硼、氟的簡便、綠色的方法。除反應介質(包括微波吸收劑)外，離子液體(IL)[BMIm]BF4作為摻雜劑。N的摻雜是通過添加NH3·H2O產生的，B和F來源于[BMIm]BF4IL。此外，IL還表現出在微波輻射下自組裝的能力，使其成為TiO 2粒子生長的抑制劑。結果表明，所制得的TiO 2晶體尺寸小，比表面積大，具有介孔結構，有利于污染物在光催化劑表面的吸附和光催化活性。在制備方法中，IL與H2TiO3的最佳質量比為3：1，焙燒溫度為400℃。在實驗條件下，得到的N-B-F-三摻雜TiO 2在可見光照射下對亞甲基藍的光催化降解能力最高，是P25 TiO 2的75.2倍。用偽一級動力學速率常數計算。摻雜的TiO 2在降解羅丹明B、橙G和活性紅X方面也表現出優(yōu)異的可見光催化活性。可見光活性的增強主要來源于N-B-F-三摻雜的協同效應和大的比表面積。N-B共摻雜使TiO 2的帶隙從3.2eV降低到2.78eV，有利于TiO 2對可見光的吸收。F摻雜有利于電子在此過程中的轉移.在煅燒過程中，IL抑制TiO 2晶體生長所引起的比表面積大，改善了對污染物的吸附。這些因素對制備的N-B-F-三摻雜TiO 2催化劑具有良好的可見光催化活性.為了進一步提高TiO 2的可見光活性和量子產率，本研究提出了一種簡單的策略。我們希望本研究能對光催化研究有所幫助，并為ILS在納米材料的制備中提供新的應用前景。

祥鵠儀器在本論文中的使用過程

TiO 2是通過過氧乙酸的介質產物形成的。為制備過氧酸鹽，在含H2O、H2O2(30%)和NH3·H2O(28%)的冰冷溶液中加入1.0g的H2TiO3。攪拌30 min后，得到均勻的淡黃綠色溶液。然后，在溶液中加入一定量的[BMIm]BF4。連續(xù)攪拌30 min后，將溶液轉移到燒瓶中，微波輻照1h，反應過程中微波爐的功率和溫度(XH-100B，北京祥鵠科技發(fā)展有限公司)。分別為500W和80℃。產物經過濾分離后，在80℃下干燥，在馬弗爐300~600℃下煅燒2h，IL用量分別為0、1、3、5和10g，與IL/H2TiO3的質量比為0、1、3、5和10。分別。以n和x分別表示IL/H_2TiO_3的重量比和微波或焙燒溫度(℃)。為了觀察異丙氧基鈦(TTIP)和H2TiO3前驅體在TiO 2合成過程中的差異，還采用TTIP在[BMIm]BF4中微波輔助合成TiO 2。[38](經400℃煅燒制得的TiO 2為ETA 400)。