过渡金属离子掺杂TiO2纳米晶纤维的光催化性能研究

"几种金属离子掺杂TiO2纳米晶纤维的制备与性能研究，朱陆益，山东大学，晶体材料研究所，晶体材料国家重点实验室，济南250100" 本文主要探讨了金属离子掺杂对TiO2纳米晶纤维的制备方法及其性能的影响。作者朱陆益利用聚乙酰丙酮合钛作为前驱体，通过溶胶-凝胶法结合离心甩丝工艺，成功制备了Fe、Ni、Cu、Cr四种过渡金属离子掺杂的TiO2纳米晶纤维。不同金属离子的掺入导致前驱体纤维呈现出不同的颜色，这暗示着金属离子掺杂可能改变了材料的光学性质。 实验中，研究人员运用多种表征技术对掺杂后的TiO2纤维进行分析。X射线衍射（XRD）用于确定纤维的晶型结构，结果显示金属离子的掺杂并未改变TiO2的基本晶相，但可能影响了晶粒的尺寸和排列。N2吸附-脱附曲线分析则揭示了掺杂对纤维比表面积的影响，这关系到材料的催化效率。漫反射光谱分析进一步研究了掺杂如何改变TiO2的紫外-可见光吸收性能，表明金属离子掺杂增强了材料在可见光范围内的光吸收能力，这对于拓宽TiO2的光响应范围至关重要。 此外，作者通过紫外和可见光照射下对甲基橙的降解实验，评估了掺杂过渡金属离子的TiO2纤维的光催化活性。实验结果表明，金属离子的掺杂显著提升了纤维在可见光下的光催化性能，这可能是由于掺杂引入的新能级或缺陷态，促进了光生电子-空穴对的有效分离，从而提高了光催化效率。 关键词：TiO2纳米晶纤维；过渡金属离子；溶胶-凝胶法；制备 中图分类号：X515 总结起来，该研究揭示了金属离子掺杂对TiO2纳米晶纤维结构和性能的改性作用，特别是其在可见光下的光催化活性增强，为设计高效可见光响应的光催化剂提供了新的思路和实验依据。这些发现对于开发新型环保能源技术，如太阳能光催化分解水制氢、有机污染物降解等方面具有重要意义。