Fe3+掺杂TiO2光催化纤维材料的制备及表征

苏碧桃 孙佳星 胡常林 张小红 费鹏 雷自强

引用本文: 苏碧桃, 孙佳星, 胡常林, 张小红, 费鹏, 雷自强. Fe3+掺杂TiO2光催化纤维材料的制备及表征[J]. 物理化学学报, 2009, 25(08): 1561-1566. doi: 10.3866/PKU.WHXB20090750 shu
Citation:  SU Bi-Tao, SUN Jia-Xing, HU Chang-Lin, ZHANG Xiao-Hong, FEI Peng, LEI Zi-Qiang. Preparation and Characterization of Fe3+-Doped TiO2 Photocatalytic Fiber Materials[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2009, 25(08): 1561-1566. doi: 10.3866/PKU.WHXB20090750 shu

Fe3+掺杂TiO2光催化纤维材料的制备及表征

摘要:

以棉花纤维为模板制备了一系列Fe3+掺杂的、具有中空纤维结构的TiO2光催化材料(Fe3+/TiO2), 利用热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、zeta电位、红外光谱(IR)和紫外-可见光谱(UV-Vis)等技术对其形貌、晶体结构及表面结构、光吸收特性等进行了表征. 以亚甲基蓝(MB)溶液的脱色降解为模型反应, 考察了不同Fe3+掺杂量的样品在太阳光下的光催化性能. 结果表明, 用模板法制备的Fe3+/TiO2中空纤维结构材料表面存在大量纳米微粒(平均尺寸约12 nm); Fe3+可能均匀分散于锐钛矿结构的TiO2中, 部分取代Ti4+的晶格位置, 既拓宽了TiO2的光谱响应范围, 又形成了TiO2晶体结构的缺陷, 使其表面带负电荷. 在太阳光条件下, 该纤维结构材料较纯TiO2对MB溶液具有更好的光催化脱色降解效果, 且Fe3+的掺入量显著影响该纤维材料的催化性能; 当Fe3+掺杂量为0.15%(w), 在500 ℃焙烧2 h所得中空纤维材料的催化性能最好, 2 h即可使MB溶液的脱色降解率达93%; 重复使用5次仍可使MB溶液的脱色降解率保持在90%以上, 且该催化剂材料易于离心分离去除. 因此, 以该模板合成法, 通过Fe3+的掺杂有望使TiO2成为一种低或无能耗、高活性的绿色环保型催化材料.

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  • 发布日期:  2009-07-16
  • 收稿日期:  2009-01-14
  • 网络出版日期:  2009-05-26
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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