微波法制备的纳米Ti02-Fe2O3复合材料的高效光催化性能研究

该研究论文于2005年发表在《何地大学学报(自然科学版)》第25卷第1期，主要探讨了微波反应法制备纳米TiO2-Fe2O3复合材料及其光催化性能。作者丁士文、李梅、王利勇和丁字来自河北大学化学与环境科学学院，他们选择TiCl3和FeCl3作为原料，尿素作为沉淀剂，采用微波加热的均相沉淀法进行合成。这种方法的独特之处在于它能够在非晶态下进行反应，随后在500℃以上的温度下转变为锐钛矿结构。 通过X射线衍射(XRD)分析，研究人员证实了反应前驱体的非晶态特性，并揭示了在热处理过程中结构转变的过程。透射电子显微镜(TEM)观察显示，合成的粒子形状主要是球形，平均粒径为20纳米，这有利于提高光催化活性。能量色散X射线光谱(EDS)分析进一步确认了Ti和Fe的掺杂均匀性，表明产品的化学组成与实际投入的配料比例相符。 实验结果显示，当Fe的摩尔分数达到5%时，纳米TiO2-Fe2O3复合材料的光催化性能最优。在日光照射180分钟的情况下，这种复合材料表现出极高的光催化活性，对藏蓝染料溶液的降解率几乎达到了100%。这表明这种材料对于环保领域具有巨大的潜力，尤其是在污水处理和空气净化方面，可以有效利用太阳光，提高光谱响应和太阳能利用率。 论文还提到，尽管二氧化铁本身具有良好的光催化性能，但由于其宽禁带特性导致只能吸收紫外线部分，太阳能利用效率较低。因此，通过微波合成技术对TiO2进行改性，如掺杂染料或贵金属，以及利用Sol-Gel技术，虽然能提高响应范围，但可能面临化学稳定性差和成本较高的问题。微波技术作为一种新兴的合成手段，为解决这些问题提供了新的途径。 这篇论文不仅展示了微波反应法在纳米复合材料制备中的应用，而且为优化TiO2-Fe2O3复合材料的光催化性能提供了一种创新方法，这对于推动绿色化学和可持续发展具有重要意义。