Fe3+掺杂TiO2/SiO2光催化剂对罗丹明B的高效降解研究

该篇论文标题为"Fe3+-TiO2/SiO2光催化降解罗丹明B的研究 (2003年)",主要探讨了利用硅胶作为载体，通过溶胶-凝胶法制备不同掺杂比例的铁离子(Fe3+)与二氧化钛(TiO2)在二氧化硅(SiO2)中的复合光催化剂。作者团队包括王建强、辛柏福等人，他们来自黑龙江大学化学化工学院，针对可溶性染料罗丹明B进行了一系列实验研究。 研究过程中，他们对制备出的光催化剂进行了细致的表征，使用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)和紫外-可见吸收光谱(DRS)来分析其结构和性能。实验的核心是考察了这种复合催化剂在氙灯光源下的光催化活性，重点研究了光催化反应中溶液pH值和初始浓度对罗丹明B降解反应速率的影响。 Fe3+的掺杂被发现有助于光生电子和空穴的有效分离，从而提高量子效率。同时，Fe3+的存在使TiO2的吸收带边缘发生红移，扩大了光吸收范围，这对于提升光催化效率至关重要。罗丹明B作为被研究的污染物，由于其在碱性条件下表现出稳定的性质，且其水溶液具有较高的摩尔吸光系数，使得它成为理想的光催化反应评价体系。 论文还提到了TiO2光催化剂面临的局限性，如对紫外光的依赖以及电子-空穴复合导致的低催化效率，以及纳米TiO2粉末的回收问题。为了克服这些问题，研究者们探索了掺杂、半导体复合、有机物光敏化和贵金属沉积等表面修饰策略，以及将TiO2固定在载体上，如硅胶，以实现更有效的循环使用。 该研究不仅深化了对Fe3+-TiO2/SiO2光催化剂的理解，也为优化有机污染物的光催化降解提供了新的思路和技术方法，对于环境科学和材料科学领域具有实际应用价值。同时，该研究也得到了国家自然科学基金、黑龙江省杰出青年科学基金等多个项目的资金支持，显示出研究团队对该领域的高度重视和投入。