Page 82 - 《精细化工》2020年第6期

·1148· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

活性。与 XRD 表征结果一致。
2.3 BET 分析
利用比表面积及孔隙率测试仪对制备的纯 TiO 2
和 2.0%S/1.5%Yb-TiO 2 催化剂进行测试，结果如图 3
所示。图 3 中 a 和 b 分别是纯 TiO 2 和 2.0%S/1.5%Yb-
TiO 2 的氮气吸附-脱附等温（77K）曲线，插图是孔
径分布曲线。

图 2 2.0%S/1.5%Yb-TiO 2 高分辨 XPS 光谱：全谱(a)，
O 1s (b)，Ti 2p(c)，Yb 4d (d)，S 2p (e)
Fig. 2 High resolution XPS spectra of 2.0%S/1.5%Yb-
TiO 2 : full spectrum (a), O 1s (b), Ti 2p (c), Yb 4d
(d), and S 2p (e)

图 2a 为 2.0%S/1.5%Yb-TiO 2 的 XPS 全谱图。
由 XPS 全谱图可观察到分别出现了 Ti 2p、O 1s、C
1s 3 个特征峰，S、Yb 元素含量较少，特征峰不明
显。其中，位于 284.8 eV 处的 C 元素主要来源于样

品制备过程中前驱体化合物和不定形碳氢化合物在 图 3 纯 TiO 2 (a)和 2.0%S/1.5%Yb-TiO 2 (b)的氮气吸附-
焙烧过程中没有完全燃烧的 C 和 XPS 仪器自身的污 脱附等温曲线
染。图 2b 在 530.0 和 531.8 eV 结合能处的特征峰对 Fig. 3 Nitrogen adsorption desorption isotherms of pure
TiO 2 (a) and 2.0%S/1.5%Yb-TiO 2 (b) samples
应于 TiO 2 的 O 1s 特征峰，分别归因于 Ti—O—Ti
和表面—OH 基团。由图 2c 可观察到 458.8 和 464.5 从图 3a 和 b 可知，两者氮气吸附-脱附等温曲
eV 处分别对应于 Ti 2p 3/2 和 Ti 2p 1/2 的特征峰。相比 线都属于 IUPAC 分类中的Ⅳ型，表明纯 TiO 2 和
较于纯 TiO 2 的电子结合能（Ti 2p 3/2 为 453.9 eV，Ti 2.0%S/1.5%Yb-TiO 2 皆以介孔结构为主。低压区微
2p 1/2 为 460.0 eV），2.0%S/1.5%Yb-TiO 2 中 Ti 元素 凸，产生毛细管凝聚，使 N 2 分子在较低压下冷凝填
Ti 2p 3/2 和 Ti 2p 1/2 的特征峰略往高能端移动，可归因 充了介孔孔道，产生了 H 1 滞后环。滞后回线在相对
于 S、Yb 共掺杂后，改变了 Ti 元素周围的化学环境 压力 0.45~0.95，吸附量产生明显增大的现象（坡度
和电子云密度，使得 TiO 2 的电子结合能发生了改变。 较陡），说明样品的孔径分布较窄，孔径比较集中，
图 2d 为样品中 Yb 4d 的 XPS 谱图，Yb 4d 3/2 位于 介孔的大小比较均一。
表 2 为采用 BJH 模型计算的孔径、孔容和采用
199.4 eV，Yb 4d 5/2 的峰值位于 185.9 eV，与 Yb 2 O 3
中 Yb 4d 的结合能相对应。另一个位于 191.6 eV 峰 BET 模型计算的比表面积。
2+
值可归因于 Yb 。这可能是在 TiO 2 界面上形成了
Ti—O—Yb 键所致。图 2e 为样品中 S 2p 的 XPS 谱 表 2 样品的比表面积、孔容、孔径
图，通过 168.8 eV 的峰确认了 S 的存在。其峰可归 Table 2 Specific surface area, pore volume, pore size of
6+
因于 S 取代了 TiO 2 晶格中的 Ti 原子。此外，在 S 2p the samples
2
3
样品 比表面积/(m /g) 孔容/(cm /g) 孔径/nm
光谱中未检测到 160~163 eV 附近的峰，这是由于 S
原子取代 TiO 2 晶格中的 O 原子形成了 Ti—S 键 [31] 。 纯 TiO 2 110.6 0.25 8.6
149.7 0.28 7.6
这有可能抑制电子和空穴的复合，从而提高光催化 2.0%S/1.5%Yb-TiO 2