Characteristics of doped-TiO2 photocatalysts

• Autorzy: Zaleska A.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Titanium dioxide represents an effective photocatalyst for water and air purification and for self-cleaning surfaces. TiO2 shows relatively high reactivity and chemical stability under ultraviolet light (λ<387nm), whose energy exceeds the band gap of 3.3 eV in the anatase crystalline phase. The development of photocatalysts exhibiting high reactivity under visible light (λ>380nm) should allow the main part of the solar spectrum, even under poor illumination of interior lighting, to be used. In this work the influence of TiO2 structure on visible light photoactivity and novel photocatalysts doped with sulfur, nitrogen, boron and carbon are presented. The photocatalytic activity of obtained powders was referred to dopant chemical form, crystalline structure, crystallite size, surface area and preparation method.

PL

Fotokatalityczne właściwości TiO2 wykorzystywane są między innymi do eliminacji substancji organicznych z fazy gazowej i ciekłej oraz w samooczyszczaniu powierzchni. Tlenek tytanu (IV) absorbuje prawie wyłącznie promieniowanie UV, dlatego podczas fotokatalizy wykorzystać można zaledwie od 3 do 5 % promieniowania słonecznego. Zatem otrzymanie półprzewodnika tytanowego nowej generacji aktywnego w zakresie promieniowania widzialnego (λ>400 nm), znacząco rozszerzyłoby możliwości aplikacyjne fotokatalizy heterogenicznej w ochronie środowiska, przez wykorzystanie głównej części spektrum światła słonecznego lub zastosowanie źródła światła o mniejszym natężeniu promieniowania. W niniejszej pracy omówiono nowe fotokatalizatory aktywne pod wpływem światła widzialnego, otrzymane poprzez modyfikację TiO2 związkami siarki, azotu, boru oraz węgla. Fotoaktywność otrzymanych fotokatalizatorów została odniesiona do charakteru chemicznego wprowadzonej domieszki, struktury krystalicznej, wielkości krystalitów, powierzchni właściwej fotokatalizatora oraz metody otrzymywania.

Słowa kluczowe

EN

doped-TiO2; heterogeneous photocatalysis; visible light-driven photocatalysis

PL

półprzewodnik-TiO2; fotokataliza heterogeniczna; fotokatalizatory aktywne; światło widzialne

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Physicochemical Problems of Mineral Processing
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 42
• Strony: 213--224
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz.

Twórcy

autor

Zaleska A.

• Department of Chemical Technology, Gdansk University of Technology, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdansk, Poland,

Bibliografia

• ANPO M., (2000) Use of visible light. Secondgeneration titanium dioxide photocatalysts prepared by the application of an advanced metal ionimplantation method. Pure Appl. Chem. 72, 1787-1792.
• ASAHI, R., MORIKAWA, T., (2007) Nitrogen complex species ant its chemical nature in TiO2 for visiblelight sensitized photocatalysis. Chem. Phys. 339, 57-63.
• ASAHI, R., MORIKAWA, T., OHWAKI, T., AOKI, K., TAGA, Y., (2001) VisibleLight Photocatalysis in Nitrogen-Doped Titanium. Science 293, 269-271.
• CHEN, C., BAI, H., CHANG, S., CHANG, C., DEN, W., (2007) Preparation of Ndoped TiO2 photocatalyst by atmospheric pressure plasma process for VOCs decomposition under UV and visible light sources. J. Nanoparticle Res. 9, 365-375.
• CHEN, D., YANG, D., WANG, Q., JIANG, Z., (2006) Effects of boron doping on photocatalytic activity and microstructure of titanium dioxide nanoparticles. Ind. Eng. Chem. Res. 45 , 4110 -4116.
• FUJISHIMA, A., ZHANG, X., (2006) Titanium dioxide photocatalysis: present situation and future approaches. C.R. Chemie 9, 750-760.
• GÓRSKA, P., ZALESKA, A., KLIMCZUK, T., SOBCZAK, J.W., SKWAREK, E., HUPKA, J., (2008) The influence of calcinations temperature on TiO2 structure, surface properties and photoactivity under UV and visible light. Appl. Catal. doi: 10.1016/j.apcatb.2008.04.028.
• HONG, X.T., WANG, Z.P., CAI, W.M., LU, F., ZHANG, J., YANG, Y.Z., MA, N., LIU, Y.J., (2005) Visible-Light-Activated Nanoparticle Photocatalyst of Iodine-Doped Titanium Dioxide. Chem. Matter. 17, 1548-1552.
• IRIE, H., WATANABE, Y., HASHIMOTO, K., (2003) Carbon-doped anatase TiO2 powders as a visible light sensitive photocatalyst. Chem. Lett. 32, 772-773.
• IRIE, H., WATANABE, Y., HASHIMOTO, K., (2003) Nitrogen concentration dependence on photocatalytic activity of TiO2xNx powders. J Phys Chem B 107, 5483-5486.
• LETTMANN, C., HILDEBRAND, K., KISCH, H., MACYK, W., MAIER, W.F., (2001) Visible light photodegradation of 4-chlorophenol with a coke-containing titanium dioxide photocatalyst. Appl. Catal. B 32, 215-227.
• MOON, S.C., MAMETSUKA, H., TABATA, S., SUZUKI, E., (2007) Photocatalytic production of hydrogen from water usung TiO2 and B/TiO. Catal. Today 58, 125-132.
• OHNO, T., AKIYOSHI, M., UMEBAYASHI, T., ASAI, K., MITSUI, T., MATSUMURA, M., (2004) Preparation of Sdoped TiO2 photocatalysts and their photocatalytic activities under visible light. Appl. Catal. A 265, 115-121.
• OHNO, T., MITSUI, T., MATSUMURA, M., (2003) Photocatalytic activity of S-doped TiO2 photocatalyst under visible light. Chem. Lett. 32, 364-365.
• SAKTHIVEL, S., KISCH, H., (2003) Daylight photocatalysts by carbon-modified titanium dioxide. Angew Chem Int Ed 42, 4908-4911.
• SATO, S., NAKAMURA, R., ABE, S., (2005) Visible Light sensitization of TiO2 photocatalysts by wetmethod N doping. Appl. Catal. A 284, 131-137.
• TAKEUCHI, K., NAKAMURA, I., MATSUMOTO, O., SUGIHARA, S., ANDO, M., IHARA, T., (2000) Preparation of visible-light-responsive titanium oxide photocatalysts by plasma treatment. Chem. Lett. 29, 1354-1355.
• UMEBAYASHI, T., YAMAKI, T., TANAKA, S., ASAI, K., (2003) Visible Light-Induced Degradation of Methylene Blue on S-doped TiO2. Chem. Lett. 32, 330-331.
• XU, T., SONG, C., LIU, Y., HAN, G., (2006) Band structures of TiO2 doped with N, C and B. Zhejijang Univ Science B 7, 299-303.
• YU, J., ZHOU, M., CHENG, B., ZHAO, X., (2006) Preparation, characterization and photocatalytic activity of in siti N,S-codoped TiO2 powders. J. Molec. Catal. A 246, 176-184.
• YU, J.C., HO, W., YO, J., YIP, H., WONG, P.K., ZHAO, J., (2005) Efficient visible-light-induced photocatalytic disinfection on sulfur-doped nanocrystalline titania. Environ. Sci. Technol. 39, 1175-1179.
• YU, J.C., YU, J., HO, W., JIANG, Z., ZHANG, L., (2002) Effects of F Doping on the Photocatalytic Activity and Microstructures of Nanocrystalline TiO2 Powders. Chem. Matter. 14, 3808-3816.
• YU, J.C., ZHANG, L., ZHENG, Z., ZHAO, J., (2003) Synthesis and Characterization of Phosphated Mesoporous Titanium Dioxide with High Photocatalytic Activity. Chem. Matter. 15, 2280-2286.
• ZALESKA, A., GÓRSKA, P., SOBCZAK, J.W., HUPKA, J., (2007) Thioacetamide and thiourea impact on visible light activity of TiO2. Appl. Catal. B 76, 1-8.
• ZALESKA, A., SOBCZAK, J.W., GRABOWSKA, E., HUPKA, J., (2008) Preparation and photocatalytic activity of boronmodified TiO2 under UV and visible light. Appl. Catal. B 78, 92-100.
• ZHAO, W., MA, W., CHEN, C., ZHAO, J., SHUAI, Z., (2004) Efficient degradation of toxic pollutants with Ni2O3/TiO2xBx under visible irradiation. A. Am. Chem. Soc. 126, 4782-4783.