非金属S掺杂对NaTaO₃可见光下光催化性能的影响

来源期刊：无机材料学报2018年第4期

论文作者：黄政仁

文章页码：409 - 415

关键词：钙钛矿;非金属元素掺杂;钽酸钠;光催化;

摘    要：以Ta₂O₅为前驱体,Na₂S₂O₃为S源,采用水热法成功合成了新型S掺杂NaTaO₃,并以甲基橙为目标降解物,研究S元素掺杂对提高纳米NaTaO₃的可见光光催化机理和反应历程。采用场发射扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外–可见漫反射光谱仪（UV-Vis DRS）和X射线衍射仪（XRD）等对所得样品进行分析。实验结果表明,掺入S元素后,NaTaO₃晶体的表面电荷和表面形貌没有发生明显变化。UV–Vis漫反射光谱分析结果表明S^2–部分取代晶格中的O^2–离子形成Ta–S–Ta键,掺杂后的NaTaO_3–xS_x样品的光响应范围拓展至可见光区域。光降解实验结果表明,S掺杂NaTaO₃在可见光下其光催化活性明显高于纯相NaTaO₃。这是因为在NaTaO_3–xS_x晶体内S^2–离子取代了部分O^2–离子形成掺杂态。GC-MS实验结果表明,NaTaO_3–xS_x样品能够在可见光条件下将甲基橙（质荷比m/z=304）降解至m/z=156,226和276的化合物,随着降解时间增加,可继续降解至m/z=156或m/z=212的化合物,并最终转化为无机小分子(SO₄^2-,NO₃^-和NH₄⁺)。而且,NaTaO_3–xS_x在光降解过程中非常稳定,重复使用10次后光催化活性因催化剂损失而略微下降。