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作者：杨帅;李霞;姚梦琴;刘飞;
单位：贵州大学化学与化工学院;
摘要：光催化是降解四环素（TC）的一种有效方法，而实现这个过程的关键是光催化材料。二氧化钛（TiO_2）是一种高效、无污染的光催化材料，但存在光生载流子复合率高和紫外光响应范围窄的问题。本研究针对TiO_2的缺陷，采用梯度N掺杂策略对海胆状TiO_2进行改性。通过原位水热构建N掺杂TiO_2材料体系，系统揭示N掺杂浓度对光催化剂结构及其性能的调控规律。实验结果表明，当氮钛摩尔比（n_N∶n_(Ti)）为5时，制备的光催化剂（5N-TiO_2）光催化性能最佳，在可见光照射120 min下对TC的降解率达到64%，较未掺杂TiO_2提升了137%。表征分析表明，5N-TiO_2因富含Ti~(3+)和氧空位，通过协同作用将TiO_2带隙能量从3.07 eV下降到2.60 eV，大幅提升了光生载流子分离速率。但进一步提高N掺杂浓度发现，过量的N会形成电子-空穴复合中心，从而缩短载流子的寿命，导致10N-TiO_2(n_N∶n_(Ti)=10)的光催化性能降至未掺杂TiO_2的41%。
关键词：TiO_2;;N掺杂;;光催化;;四环素;;电子-空穴;;带隙
基金资助：贵州省碳基能源分子化学利用技术重点实验室（2023008）;; 贵州省基础研究计划青年引导项目（黔科合基础QN[2025]063）
