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一种光催化材料非金属共掺杂的方法无效专利 发明

具体技术细节

[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种光催化材料非金属共掺杂的方法,其提高缺陷浓度,减小了TiO2的带隙宽度,提高了催化材料对可见光的响应效率。
[0006] 为了解决上述技术问题,本发明提供了一种光催化材料非金属共掺杂的方法,包括以下步骤:S1、选择两种非金属原子作为掺杂原子,两种非金属原子能够构建共掺杂体系;其中,一种掺杂原子的最外层电子数小于所述O原子的最外层电子数,另一种掺杂原子的半径大于O原子;
[0007] S2、在TiO2光催化材料中引入两种掺杂原子,形成TiO2光催化材料的空穴和局部结构形变。
[0008] 作为优选的,所述“选择两种非金属原子作为掺杂原子”,具体包括:
[0009] 根据元素周期表,选择与TiO2中包含的O原子相近的非金属原子作为掺杂原子。
[0010] 作为优选的,所述共掺杂体系为N,P共掺杂体系。
[0011] 作为优选的,所述共掺杂体系为C,S共掺杂体系。
[0012] 作为优选的,所述共掺杂体系为N,S共掺杂体系。
[0013] 作为优选的,所述S2之后还包括:
[0014] S3、分析共掺杂体系的空穴数、原子半径、键长和非金属原子成对情况,通过比较找出规律,确定空穴-应变调节的耦合机制。
[0015] 一种上述的光催化材料非金属共掺杂的方法制备得到的光催化材料。
[0016] 本发明的有益效果:
[0017] 1、由于一种掺杂原子的最外层电子数小于所述O原子的最外层电子数,即使得掺杂后的光催化材料形成空穴,而另一种掺杂原子的半径大于O原子,即使得掺杂后的光催化材料引入了局部形变。
[0018] 2、本发明中,掺杂原子成对出现有利于提高缺陷在TiO2光催化材料中的浓度,成对共掺杂体系在价带顶上方引入稳定的电子填满的中间态,极大地减小了TiO2的带隙宽度,提高了TiO2对可见光的响应效率。
[0019] 3、本发明中成对非金属共掺杂体系使TiO2的吸收边发生极大地红移,提高了材料的光催化活性。
[0020] 4、本发明构建的共掺杂体系的缺陷形成能明显低于对应的单掺杂体系,说明成对共掺杂体系降低了引入缺陷的难度。
[0021] 5、本发明不需要考虑非金属与金属补偿方式的共掺杂,降低了掺杂成本和金属污染。

法律保护范围

涉及权利要求数量7:其中独权2项,从权-2项

1.一种光催化材料非金属共掺杂的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、选择两种非金属原子作为掺杂原子,两种非金属原子能够构建共掺杂体系;其中,一种掺杂原子的最外层电子数小于所述O原子的最外层电子数,另一种掺杂原子的半径大于O原子;
S2、在TiO2光催化材料中引入两种掺杂原子,形成TiO2光催化材料的空穴和局部结构形变。
2.如权利要求1所述的光催化材料非金属共掺杂的方法,其特征在于,所述“选择两种非金属原子作为掺杂原子”,具体包括:
根据元素周期表,选择与TiO2中包含的O原子相近的非金属原子作为掺杂原子。
3.如权利要求1所述的光催化材料非金属共掺杂的方法,其特征在于,所述共掺杂体系为N,P共掺杂体系。
4.如权利要求1所述的光催化材料非金属共掺杂的方法,其特征在于,所述共掺杂体系为C,S共掺杂体系。
5.如权利要求1所述的光催化材料非金属共掺杂的方法,其特征在于,所述共掺杂体系为N,S共掺杂体系。
6.如权利要求1所述的光催化材料非金属共掺杂的方法,其特征在于,所述S2之后还包括:
S3、分析共掺杂体系的空穴数、原子半径、键长和非金属原子成对情况,通过比较找出规律,确定空穴-应变调节的耦合机制。
7.一种权利要求1-6任一项所述的光催化材料非金属共掺杂的方法制备得到的光催化材料。

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