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采用溶胶-凝胶法,不加外加碳源,低温煅烧制备了掺杂碳的纳米TiO2粉体(C-TiO2)。通过在可见光下降解甲基橙,考察了制备过程中水量、无水乙醇量、冰乙酸量、煅烧温度、煅烧时间对C-TiO2可见光催化活性的影响。确定了具有较高光催化活性的纳米TiO2的制备条件为:n(钛酸四丁酯):n(水)为1?7,V(钛酸四丁酯)?V(无水乙醇)?V(冰乙酸)为10?13?4;煅烧温度为270℃,煅烧时间为0.5 h。采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、N2等温吸附脱附、紫外可见漫反射吸收光谱(DRS)、拉曼光谱等方法对C-TiO2纳米微粒进行了表征。结果表明,C-TiO2纳米微粒的晶型为单一的锐钛矿型并具有介孔结构;比表面积为251.38 m2.g-1;C以两种形式存在于TiO2中,一种是在晶格中取代Ti的位置形成C-O结构,另一种是以有机碳形式存在于纳米TiO2中。这说明在控制好煅烧温度的情况下可以使前驱体钛酸四丁酯中的有机碳进入TiO2晶格中成掺杂态的碳;由于掺杂碳的存在大大降低了TiO2的禁带宽度,使TiO2的禁带宽度由3.2 eV降低到2.79 eV;与商品TiO2(P25TiO2)相比,C-TiO2纳米微粒在可见光区有很强的吸收。以甲基橙和罗丹明B为模型污染物,考察了C-TiO2纳米微粒在可见光下和紫外光下的光催化活性,结果表明C-TiO2纳米微粒的光催化活性明显高于商品TiO2(P25)。可见光下C-TiO2纳米微粒降解甲基橙的循环实验以及长期光照C-TiO2纳米微粒的可见光催化活性表明,C-TiO2纳米微粒具有优良的可见光催化稳定性。确定了C-TiO2纳米微粒可见光下降解甲基橙的反应为0.7级反应,空穴是C-TiO2纳米微粒可见光催化降解甲基橙的主要活性中心。讨论了C-TiO2纳米微粒光催化活性提高的原因,认为TiO2晶格中掺杂碳的存在和较高的比表面积是C-TiO2纳米微粒光催化活性提高的主要原因。