以尿素玻璃法制备钛铌氮氧复材於可见光光催化染料降解之研究

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作者蔡季刚
来源中兴大学工学院材料科学与工程学系所
出版年2018
摘要
本研究以尿素玻璃法制备钛铌氮氧复材,藉由控制尿素与金属前驱物比值 (Urea / Metal precursor, R)调整掺氮量,探讨R值对吸收光谱、能隙值及亚甲基蓝染料降解等影响,并实验决定钛铌氮氧复材之最佳R值。於此,吾人以尿素玻璃法制备三组条件进行比较: (1) 钛氮氧复材、 (2) 钛铌氮氧复材、 (3) 以钙离子抑制反应速率合成之钛铌氮氧复材。与钛氮氧复材相比,添加铌预计可缩减能隙值并提升染料降解效率,另外,钛铌氮氧复材以氯化钙做为钙离子抑制剂来源时,可藉由抑制尿素之碳氮键分离速率以达到降低团聚发生之目的,吾人并观察氯化钙於尿素玻璃法中扮演何种角色。 结果显示,钛氮氧复材与钛铌氮氧复材在R=1-6比较时,添加铌之能隙值由2.75-2.45 eV缩减至2.60-2.40 eV,吸收边界则由430-480 nm延伸至470-510 nm。吾人将钛铌氮氧复材之R值由1-6细分为9组,於R=3-3.5时,吸收边界延伸至520 nm及能隙值缩减至2.40 eV,相比R=1时,其可见光光催化亚甲基蓝染料降解效率由1%提升至17-19%,故R=3-3.5为具最佳光学性质之R值。至於钙离子添加虽如预期具抑制尿素碳氮键分离效果,帮助降低团聚效应,但由於均匀的氨基氛围使钛铌氮氧复材於R=4时仅以氮化钛结构形成,另外,氯化钙会以前驱物型式参与反应进而形成具钙钛矿结构之副产物。

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