铁离子掺杂改性纳米二氧化钛的制备及光催化性能分析.pdf

铁离子掺杂改性纳米二氧化钛的制备 及光催化性能研究 摘要 采用共沉淀法制各了纳米掺铁二氧化钛(Ti02)粒子，并用其作为光催化剂降 解气相甲苯。实验结果表明，掺杂铁离子可以提高纳米Ti02的光催化性能。 在选用共沉淀法制备纳米n02粒子时，通过控制反应过程来控制粒子的最终 性能。并利用TEM、XRD、DSC—TG、IR等测试手段对掺铁二氧化钛粒子的性能 进行了系统的表征。研究结果表明掺入一定量的铁离子对粒子的粒径、晶型转变 温度和速度、吸光性能等有重要影响。掺入铁离子可以促进粒子由锐钛矿向金红 石相的转变，随掺铁量增加，转变速度加快，转变温度范围变窄。同时掺杂少量 铁离子时，可以使粒子粒径减小；掺铁浓度增加，粒子粒径反而增加，并且出现 了铁的氧化物。 在光催化降解气相甲苯时，通过对二氧化钛表面用强酸处理，改变掺铁浓度、 反应气氛、二氧化钛晶型和粒径来提高粒子的光催化性能。研究结果表明，在光 催化降解气相甲苯时，掺杂1％(摩尔比)的铁离子后，表面初始空位浓度最大，二 氧化钛具有最高的光催化活性，光催化降解甲苯6小时，甲苯降解率达到90％。 随反应进行，粒子的颜色发生变化，催化性能降低。将粒子在空气中400℃煅烧1 小时后，粒子的颜色得到恢复，催化括性与未反应粒子相近。 关键词：二氧化钛；掺杂；甲苯；光催化氧化 The Modificatiot3 ofNanometer Titani DimDioxjde Dopedby Fe3+andthe of i i Study v photoreact ty ABSTRACT Inthis are method． Fe-dopednallo-T102 paper preparedbycoprecipitation Modifiedis as Ti02used inthe of toluene． photocatalyst photodegradationgaseous resultsshow the that ofFe3+．mme matrix Experimental Ti02 present crystalline influences carrier significantly recombination pbotoreactivity,charge rates，and interfacial electron-transferrates． the Concentrationof concentrationof