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【2h】

Enhanced Photocatalytic Performance of Nitrogen-Doped TiO2 Nanotube Arrays Using a Simple Annealing Process

机译：使用简单的退火工艺增强了氮掺杂的TiO2纳米管阵列的光催化性能

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Nitrogen-doped TiO2 nanotube arrays (N-TNAs) were successfully fabricated by a simple thermal annealing process in ambient N2 gas at 450 °C for 3 h. TNAs with modified morphologies were prepared by a two-step anodization using an aqueous NH4F/ethylene glycol solution. The N-doping concentration (0–9.47 at %) can be varied by controlling N2 gas flow rates between 0 and 500 cc/min during the annealing process. Photocatalytic performance of as-prepared TNAs and N-TNAs was studied by monitoring the methylene blue degradation under visible light (λ ≥ 400 nm) illumination at 120 mW·cm−2. N-TNAs exhibited appreciably enhanced photocatalytic activity as compared to TNAs. The reaction rate constant for N-TNAs (9.47 at % N) reached 0.26 h−1, which was a 125% improvement over that of TNAs (0.115 h−1). The significant enhanced photocatalytic activity of N-TNAs over TNAs is attributed to the synergistic effects of (1) a reduced band gap associated with the introduction of N-doping states to serve as carrier reservoir, and (2) a reduced electron‒hole recombination rate.
机译：通过简单的热退火工艺，在环境氮气中于450°C下进行3 h的热处理，成功地制得了氮掺杂的TiO2纳米管阵列。通过使用NH4F /乙二醇水溶液进行两步阳极氧化，可以制备出具有改良形态的TNA。通过在退火过程中将N2气体流量控制在0到500 cc / min之间，可以改变N掺杂浓度（0-9.47 at％）。通过在可见光（λ≥400 nm），120 mW·cm −2 的光照下监测亚甲基蓝的降解，研究了所制备的TNA和N-TNAs的光催化性能。与TNA相比，N-TNA表现出明显增强的光催化活性。 N-TNAs的反应速率常数（9.47 at％N）达到0.26 h -1 ，比TNAs的反应速率常数（0.115 h -1 ）提高了125％。 。 N-TNAs在TNA上的光催化活性显着增强是由于以下协同效应：（1）与引入N掺杂态作为载流子储集层相关的带隙减小，以及（2）电子空穴重组减少率。

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