B,N共掺杂的In2O3/TiO2制备与光催化产氢性能研究

为拓宽TiO₂的光吸收范围以及提高光生载流子的利用率,本工作利用B,N共掺杂改性的方法,通过聚合物前驱体法设计并制备了In₂O₃改性的TiO₂光催化剂.在前驱体合成中引入了聚乙二醇（PEG）作为致孔剂.PEG在前驱体转化为无机氧化物的热处理过程中分解离去、形成介孔等不同尺度的孔隙,提高了样品的比表面积.异质结结构在产物中得到有效构筑,带隙宽度由P25的3.09 eV缩窄至2.71 eV（样品IT-500,500℃退火产物）.B,N掺杂进入TiO₂晶格内,形成了Ti-N-B和Ti-O-B结构,同时也存在N的填隙掺杂,有助于带隙的缩窄、并拓宽可见光吸收范围.In₂O₃/TiO₂异质结结构的构筑,促进了电子-空穴对的分离与转移,提高了光生载流子的利用率.在大于380 nm可见光的照射下,样品IT-500的可见光催化产氢速率达到了5961 μmol·g^-1·h^-1,催化剂经过分离回收后进行循环实验,仍能保持良好的光催化活性.为了进一步提高其回收性,利用气纺丝制备了B,N掺杂的In₂O₃/TiO₂纳米纤维棉,在最佳焙烧温度500℃下,所获得的纤维棉状光催化剂的氢气产生速率达到1186 μmol·g^-1·h^-1,纤维棉简化了回收再利用的过程,经过5次循环实验后仍能达到初始产氢速率的97%.