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水中甲基橙在未掺杂和铁掺杂二氧化钛纳米管上的光降解

DOI：10.2174/1876402907666150501005357 期刊：Micro and Nanosystems 出版年份：2015 更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要： 通过水热法处理溶胶-凝胶法制备的未掺杂和铁掺杂二氧化钛纳米颗粒，在氢氧化钾水溶液中制得未掺杂与铁掺杂二氧化钛纳米管。当铁摩尔含量达到最大值（3.86%）时，纳米管的光吸收边延伸至可见光区约449 nm波长处，相应光学带隙缩窄至约2.76 eV。太阳光激发下，纳米管对甲基橙水溶液的降解速率随铁掺杂含量及初始溶液pH值的增加而提升，其光降解过程符合准一级反应动力学。当铁含量与初始pH值增大时，准动力学速率常数从0.133 h?1增至0.513 h?1，在铁摩尔含量为3.86%且初始溶液pH=9时达到最大值。氧化还原电位测量表明该纳米管主要呈现还原性光催化行为。研究提出了铁掺杂增强二氧化钛纳米管光催化作用的机理。
作者： H.-Y. He，Tian-Chao Tian
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究未掺杂和铁掺杂二氧化钛纳米颗粒与纳米管的制备、铁掺杂含量对二氧化钛纳米管光催化活性的影响，以及铁掺杂增强光催化活性的机理。

研究成果

通过溶胶-凝胶法结合KOH溶液水热处理及退火结晶工艺，制备了未掺杂和铁摩尔含量为0–3.86%的Fe掺杂TiO?纳米管。当铁掺杂量达到最大值3.86 at.%时，掺杂降低了平均粒径并将吸收边拓展至可见光区约449 nm（~2.76 eV）。该纳米管具有大比表面积，增加铁含量和初始溶液pH值可提升水中甲基橙在纳米管上的日光激发光降解速率，准一级动力学速率常数范围为~0.133–0.513 h?1且随铁含量与初始pH升高而增大。大比表面积和高光催化活性使Fe掺杂TiO?纳米管成为极具前景的光催化纳米材料。

研究不足

论文中未明确提及实验的技术和应用限制，以及潜在的优化领域。

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