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酸处理的铁掺杂二氧化钛作为高性能光催化剂用于可见光照射下降解苯酚

DOI：10.1016/j.jes.2019.04.002 期刊：Journal of Environmental Sciences 出版年份：2019 更新时间：2025-11-14 15:25:21
摘要： 通过酸处理工艺显著提升了铁掺杂二氧化钛纳米颗粒的光催化活性。该光催化剂采用溶胶-凝胶法制备，Fe与Ti的摩尔比为0.5%，初始pH为3的酸性条件。通过X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、能量色散X射线光谱(EDX)、X射线光电子能谱(XPS)和漫反射光谱(DRS)对纳米颗粒进行了结构表征。研究发现光催化活性受到纳米颗粒表面氧化铁污染层的抑制。采用盐酸酸处理工艺清除了该污染层后，在可见光照射下使用500 mg/L Fe0.5-TiO2处理10 mg/L苯酚溶液时，90分钟反应时间内的光催化效率从33%大幅提升至57%（性能提升约73%）。这一显著改进是通过清除纳米颗粒表面的氧化铁污染层并将pH调节至弱酸/弱碱范围实现的。
作者： Vahid Moradi，Faysal Ahmed，Martin B.G. Jun，Arthur Blackburn，Rodney A. Herring
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过酸处理去除氧化铁污染层，研究Fe掺杂TiO2纳米颗粒在可见光照射下降解苯酚时光催化活性的增强。

研究成果

对掺铁二氧化钛纳米颗粒进行酸处理能有效去除氧化铁污染层，显著提升其在可见光下降解苯酚的光催化活性。该工艺使降解效率最高提升73%，在中性至弱酸/碱pH条件下性能最佳。此方法通过延长载流子寿命并增强表面反应性，为提升环境应用中光催化剂性能提供了可行方案。

研究不足

该研究仅限于可见光下的苯酚降解；未验证其对其他污染物或光源的适用性。酸处理工艺可能无法完全去除所有污染物，且未涉及工业应用的规模化问题。最佳铁掺杂水平取决于所采用的合成条件。

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