近年來，半導(dǎo)體光催化氧化技術(shù)成為研究熱點，新的光催化材料層出不窮，其中納米TiO2作為一種新型半導(dǎo)體材料，以其強(qiáng)氧化還原性、低成本、無毒、無二次污染、能夠再生循環(huán)利用等特性得到了廣泛研究，已證實其在太陽能轉(zhuǎn)換及儲存、污水處理、空氣凈化和有害復(fù)雜有機(jī)物降解等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
但作為光催化劑，TiO2直接應(yīng)用太陽光催化的效果并不理想，主要是因為: 1) TiO2帶隙寬，只能利用能量大于3. 2 eV 的紫外光( λ < 385 nm) ，而紫外光在太陽光中只占不到5%，太陽光中約45%的可見光不能被利用; 2)TiO2激發(fā)出的電子-空穴對很容易復(fù)合，多數(shù)的光生電子和空穴無法與周圍的有機(jī)物作用，這大大降低了反應(yīng)效率。因此，開發(fā)能有效吸收可見光的新型光催化劑、并提高其光催化效率一直是光催化研究領(lǐng)域的關(guān)鍵問題之一。
很多研究者通過多種途徑對TiO2光催化劑進(jìn)行改性，如摻雜、表面光敏化等。其中摻雜改性以其操作簡單、效果好、有利于擴(kuò)展光吸收響應(yīng)范圍、光催化反應(yīng)速率高等優(yōu)點備受青睞。過渡金屬元素存在多化合價，摻雜過渡金屬可形成捕獲中心，抑制電子和空穴復(fù)合，提高光催化效率; 非金屬離子摻雜可有效降低帶隙寬度，使激發(fā)載流子所需光能降低，從而提高TiO2的光催化活性。金屬和非金屬共摻雜的TiO2可表現(xiàn)出更佳的可見光活性，Zhao 等用Ni /B 摻雜TiO2，該催化劑可見光活性良好。同時La /C、Fe /S 共摻雜TiO2的研究也取得了一定進(jìn)展。但目前關(guān)于過渡金屬與雙非金屬共摻雜TiO2的研究鮮見報道。
采用溶膠-凝膠法制備了一種新型Co /N/S 共摻雜納米TiO2光催化劑，應(yīng)用DRS、XRD、TEM 等對摻雜型納米TiO2進(jìn)行表征，以活性艷藍(lán)X-BR 為光降解模型，純粹可見光( λ >400 nm) 為光源，研究光催化劑Co /N/S /TiO2的可見光催化活性。
結(jié)論
1) 采用溶膠-凝膠法制備了摻雜型Co /N/S /TiO2光催化劑，其最佳制備條件為: Co∶ N∶ S∶ Ti 物質(zhì)的量比0. 15∶ 0. 2∶ 0. 2∶ 1，在400 ℃下煅燒1 h。Co /N/S /TiO2具有突出的可見光催化活性，在可見光( λ > 400 nm) 下對活性艷藍(lán)X-BR 的降解率為91.5%，與P25 相比其可見光催化活性提高了80. 1%，且重復(fù)使用性能良好。
2) XRD 表明，Co /N/S /TiO2催化劑為單一銳鈦礦晶相，平均粒徑為8 ～ 10 nm，比表面積達(dá)192. 19 m2 /g。Co、N、S 共摻雜TiO2，可有效抑制銳鈦礦向金紅石相的相變，且抑制晶粒生長效果顯著。
3) DRS 譜圖表明，與N、S 共摻雜或Co、N 單摻雜的TiO2相比，Co、N、S 共摻雜的Co /N/S /TiO2催化劑不但吸收邊紅移 非常顯著，而且在紫外區(qū)和可見光區(qū)的吸光能力均得到顯著提高，這是Co、N、S 元素協(xié)同作用的結(jié)果。
