Page 121 - 《精细化工》2020年第4期

第 4 期 赵文霞，等: 氮气低温等离子体辅助制备 N-TiO 2 及其光催化活性 ·755·

2.4 UV-Vis 测定结果
N-TiO 2 和 TiO 2 的 UV-vis DRS 光谱图和带隙能
量图分别如图 6 和图 7 所示。

a、b—N-TiO 2 (C)；c、d—N-TiO 2 (C+LTP)；e、f—N-TiO 2 (LTP+C)
图 4 N-TiO 2 样品的 TEM 图
Fig. 4 TEM images of N-TiO 2 samples

2.3 EDS 测定结果
3 种 N-TiO 2 中各元素的含量如表 1 所示。

表 1 N-TiO 2 中各元素的 EDS 组成

Table 1 EDS composition of each element in N-TiO 2
图 6 N-TiO 2 和 TiO 2 的 UV-vis DRS 光谱图
原子个数百分比/% Fig. 6 UV-vis DRS spectra of N-TiO 2 and TiO 2
催化剂
C N O Ti
N-TiO 2(C) 54.32 16.70 20.68 8.30
N-TiO 2(C+LTP) 34.52 23.96 26.89 14.63
N-TiO 2(LTP+C) 30.22 25.69 23.72 20.37

与 N-TiO 2(C)相比，经过等离子体处理的光催化
剂 N 元素含量明显增大，且 N-TiO 2(LTP+C)的 N 元素
含量比 N-TiO 2(C+LTP)要高。3 种 N-TiO 2 的 N 元素面
分布图如图 5 所示。从图 5 可以看出，经过等离子体
处理的 N-TiO 2 较 N-TiO 2(C)而言，粒径较小，其中

N-TiO 2(LTP+C)的粒径最小，这与 XRD 结果一致；且
图 7 N-TiO 2 和 TiO 2 的带隙能量图
表面Ｎ元素负载率更高，说明等离子体处理有利于 N
Fig. 7 Band gap energy diagrams of N-TiO 2 and TiO 2
元素的掺入，且 N-TiO 2(LTP+C)的 N 元素含量最高。

从图 6 可以看出，TiO 2 光催化剂仅对紫外光有
很强的吸收性，对可见光的吸收性很小。与 TiO 2 光
催化剂相比，3 种 N-TiO 2 光催化剂不仅在紫外光区
有很强的吸收性，在可见光区的吸收性能也大大提
高。3 种 N-TiO 2 在可见光区的吸收性能由高到低依
次为 N-TiO 2 (LTP+C)>N-TiO 2 (C+LTP)>N-TiO 2 (C)。
从图 7 可以看出，借助 Taucplot 法估算 TiO 2 和
N-TiO 2 的带隙能量。与 TiO 2 相比，N-TiO 2 (C)、N-TiO 2
(C+LTP)和 N-TiO 2 (LTP+C)光催化剂的带隙能均减
小，分别为 2.1、1.9 和 1.65 eV，其中，N-TiO 2 (LTP+C)
的带隙能最低。
由此可见，N 元素的掺入不仅降低了 TiO 2 的带
隙能，而且提高了 TiO 2 光催化剂对可见光的吸收性
能。经过等离子体处理所得的 N-TiO 2 与单纯煅烧的
N-TiO 2 相比，带隙能都有所降低，对可见光的吸收
能力也进一步得到提高，且 N-TiO 2 (LTP+C)对可见
光的吸收性能优于 N-TiO 2 (C+LTP)。

2.5 XPS 测定结果
a、b—N-TiO 2 (C)；c、d—N-TiO 2 (C+LTP)；e、f—N-TiO 2 (LTP+C)
N-TiO 2 光催化剂的表面 N 元素与 O 元素的 XPS
图 5 N-TiO 2 样品的 EDS 图
Fig. 5 EDS diagrams of N-TiO 2 samples 图分别如图 8a 和 8b 所示。