Quang Xúc Tác Ánh Sáng Thấy Được Trong Ôxít Titan Bổ Sung Nitơ

American Association for the Advancement of Science (AAAS) - Tập 293 Số 5528 - Trang 269-271 - 2001
Ryoji Asahi1, Takeshi Morikawa1, Takeshi Ohwaki1, Koichi Aoki1, Yasunori Taga1
1Toyota Central R&D Laboratories, Nagakute, Aichi 480-1192, Japan.

Tóm tắt

Để sử dụng hiệu quả bức xạ ánh sáng mặt trời hoặc ánh sáng trong nhà, chúng tôi đã tìm kiếm một quang xúc tác có độ phản ứng cao dưới ánh sáng nhìn thấy. Các màng và bột của TiO2-xNx đã cho thấy sự cải thiện so với điôxít titan (TiO2) dưới ánh sáng nhìn thấy (bước sóng < 500 nanômét) trong hấp thụ quang học và hoạt tính quang xúc tác như phân hủy methylene blue và acetaldehyde dạng khí, cũng như tính kỵ nước của bề mặt màng. Nitơ bổ sung vào các vị trí thay thế của TiO2 đã chứng tỏ là rất cần thiết để làm hẹp khoảng cách vùng và tăng cường hoạt tính quang xúc tác, như được đánh giá bởi các tính toán nguyên lý đầu tiên và quang phổ xạ tia X.

Từ khóa

#Quang xúc tác #Ôxít titan #Nitơ #Ánh sáng nhìn thấy #Xúc tác quang học #Photodegradation #Methylene blue #Acetaldehyde #Quang phổ xạ tia X

Tài liệu tham khảo

10.1038/238037a0

10.1021/cr00017a016

10.1021/cr00033a004

D. F. Ollis H. Al-Ekabi Eds. Photocatalytic Purification and Treatment of Water and Air (Elsevier Amsterdam 1993).

10.1039/cs9962500061

10.1021/ar00060a006

10.1021/cr00035a013

10.1149/1.2133104

10.1021/j100102a038

and references therein.

10.1023/A:1019024913274

10.1103/PhysRev.91.793

D. C. Cronemeyer Phys. Rev. 113 1222 (1959).

T. Sakata T. Kawai in Energy Resources Through Photochemistry and Catalysis M. Grätzel Ed. (Academic Press New York 1983) pp. 332–358.

10.1103/PhysRevB.24.864

10.1103/PhysRevB.30.561

10.1088/0022-3719/4/14/022

The calculations have been done without any geometry optimization for the S doping because the resulting atomic forces are too large to obtain reasonable positions in the present unit cell (the eight TiO 2 units per cell) giving the positive formation energy of 4.1 eV required for the substitution of S for O compared with that of 1.6 eV for the substitution of N.

We used a rigid shift of the band gaps 1.14 eV for both TiO 2- x N x and TiO 2 as in (19) assuming that the amount of the band-gap underestimation in LDA would not be affected by doping because long-range screening properties in TiO 2- x N x are expected to be similar to those in TiO 2 .

10.1103/PhysRevB.61.7459

10.1038/35010082

A possibility of the degradation of methylene blue through the so-called sensitization process in a visible range (λ > 500 nm) (22) can be negligible in the present measurement because this influence if any would have appeared in the results equally at any cutoff wavelength of the high-path filter in the measurement range which however we did not observe.

10.1021/es950655d

10.1016/1010-6030(96)04328-6

10.1038/41233

10.1023/A:1004644514653

10.1063/1.351465

N. M. Johnson et al. Phys. Today 53 31 (October 2000) and references therein.

We thank A. J. Freeman and W. Mannstadt for their continuous support with the FLAPW code and K. Tanaka and N. Isomura for their experimental support.