钡镧共掺杂对TaON降解亚甲基蓝染料的影响

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2023-0103

摘要/Abstract

摘要：

采用改进的溶剂热-高温氮化法制备了钡镧共掺杂的氮氧化钽（TaON）光催化剂。利用XRD、SEM、XPS等手段对其晶相结构、微观形态和光学特性进行了分析，并通过降解亚甲基蓝（MB）溶液来评估其光催化性能。结果表明：Ba、La共掺杂未改变TaON的晶相结构，但其均以离子的形式取代了TaON晶格中的部分Ta⁵⁺，使TaON的形貌出现轻微变化；共掺杂后的TaON具有更小的晶粒尺寸和更窄的带隙，进一步提高了光吸收能力和光生载流子分离效率；共掺杂后的TaON在可见光下对MB的降解效率大幅提高，当n（Ba）/n（La）为1.00时，TaON光催化性能最佳，120 min内对MB的降解率达到86.5%，较纯TaON提升约25%，且反应符合一级动力学规律；此外，h⁺和·OH是降解MB过程中的主要活性自由基，且经4次循环后其仍具有较好的稳定性和催化性能。

关键词: 钡镧共掺杂, TaON, 光催化, 亚甲基蓝, 降解率

Abstract:

Ba-La co-doped TaON photocatalysts were prepared by an improved solvothermal-high temperature nitridation method.The crystal structure，micromorphology and optical properties were analyzed by XRD，SEM，XPS，and the photocatalytic performance was evaluated by degradation of methylene blue（MB） solution.The results showed that Ba and La co-doping did not change the crystalline structure of TaON，but both of them replaced part of Ta⁵⁺ in the TaON lattice with ions，which resulted in slight changes in the morphology of TaON.The co-doped TaON had a smaller grain size and a narrower band gap，which further improved the light absorption ability and photogenerated carrier separation efficiency.The degradation efficiency of the co-doped TaON for MB under visible light was dramatically improved，and the best TaON photocatalytic performance was achieved when n（Ba）/n（La） was 1.00，with the degradation rate of MB reaching 86.5% in 120 min，which was about 25% higher than that of pure TaON，and the reaction was conformed to the first-order kinetic law.In addition，h⁺ and ·OH were the main active radicals in the degradation process of MB solution，and it still had good stability and catalytic performance after four cycles of catalysis.

Key words: Ba-La co-doped, TaON, photocatalysis, methylene blue, degradation rate

中图分类号:

TQ426

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