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Fe掺杂TiO_2超细粉体的能带隙调控与光催化性能

         

摘要

采用简单的低温固相反应法合成了铁掺杂二氧化钛超细粉体(Fe-Ti O_2),并用XRD、UV-Vis、SEM/EDS、N_2吸附-脱附等手段对材料进行了表征,探讨了投料比与模板剂对材料能隙宽度的影响,研究了材料微结构及其参数与光催化降解吡啶之间存在的内在联系。结果表明,Fe^(3+)进入锐钛矿Ti O_2晶格是以同晶取代方式主要从c-轴进入,使c轴投影方向Fe密度增加;不同模板剂和投料比对Fe-Ti O_2的能隙宽度都具有调控作用,但模板剂的调控作用相对明显;Fe-Ti O_2材料的晶格失配率与光催化性能呈正相关性。以CTAB为模板剂、不同投料比下Fe-Ti O2粉体对吡啶的可见光降解率(k)依次为:k_(Fe-Ti O_2(nFe/nTi=5∶10))(98.27%)>k_(Fe-Ti O_2(nFe/nTi=3∶10))(89.63%)>k_(Fe-Ti O_2(nFe/nTi=2∶10))(83.68%)>k_(Fe-Ti O_2(n_(Fe)/n_(Ti)=1∶10))(78.08%)>k_(Ti O_2)(10.13%);在确定投料比n_(Fe)/n_(Ti)=1∶10、不同模板剂下,Fe-Ti O_2粉体对吡啶的可见光降解率(k)为:k_(SDS)(94.24%)>k_(CTAB)(78.08%)>k_(SDBS)(70.15%)>k_(DHSB()64.58%)。吡啶的可见光降解效率主要依赖于Fe-Ti O_2粉体表面光生载流子本身的能量而不是比表面积、能隙宽度的大小。

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