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Enhanced Visible Light Photocatalytic Activity for TiO2 Nanotube Array Films by Codoping with Tungsten and NitrogenAumento de la actividad fotocatalítica con luz visible de las películas de matriz de nanotubos de TiO2 mediante codoping con tungsteno y nitrógeno

Resumen

Se fabricó una serie de matrices de nanotubos de TiO2 codopados con W, N con diferentes contenidos de dopante mediante anodización asociada a un tratamiento hidrotérmico. Las muestras se caracterizaron mediante microscopía electrónica de barrido, difracción de rayos X, espectroscopia de fotoelectrones de rayos X y espectroscopia de reflexión difusa con luz ultravioleta-visible. Además, se evaluó la actividad fotocatalítica de las matrices de nanotubos de TiO2 codopadas con W y N mediante la degradación del azul de metileno bajo irradiación de luz visible. Se descubrió que el N de los TNAs codopados existe en forma de Ti-N-O, mientras que el W existe como W6 mediante la sustitución del Ti en la red de TiO2. Mientras tanto, la codopación de W y N amplía con éxito la absorción de los TNAs a toda la región de luz visible y da lugar a una actividad fotocatalítica notablemente mejorada bajo irradiación de luz visible. El mecanismo de la mejora de la actividad fotocatalítica podría atribuirse a (i) el aumento del número de grupos hidroxilo en la superficie de los TNAs tras el tratamiento hidrotérmico, (ii) una fuerte interacción sinérgica W-N conduce a la producción de nuevos estados, estrecha la brecha de banda que disminuye la recombinación de manera efectiva, y luego aumenta en gran medida la absorción de luz visible y la actividad fotocatalítica; (iii) los iones W con valencias cambiantes en todas las muestras codopadas, que se considera que actúan como sitios de atrapamiento, disminuyen eficazmente la tasa de recombinación de electrones y huecos, y mejoran la actividad fotocatalítica.

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