硝酸掺杂钛精矿的制备与可见光催化活性优化

氮掺杂钛精矿的制备及其可见光催化活性研究(2013年)是一篇针对钙铁矿型复合氧化物改性的重要论文。该研究以硝酸作为氮源，利用钛精矿作为基础材料，采用超声波复合高能球磨技术，通过不同的煅烧温度合成硝酸掺杂的钛精矿催化剂(Nitric Acid-Modified Titanium Ore, NATO)。X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、差热-热重(TG DTA)和光致发光谱(PL)等方法被用来分析和表征催化剂的结构和性能。 NATO催化剂的组成包括钛磁铁矿、钛铁矿、二氧化钛以及钛铁氧化物等多种物相，显示出良好的多相结构。这一特性使得它在紫外-可见光范围内表现出强大的光吸收能力。论文的关键发现是，随着煅烧温度的变化，NATO催化剂的光催化活性有所变化。具体来说，当煅烧温度达到400℃时，催化剂表现出较高的光催化活性，这是因为表面硝酸盐含量高，可见光吸收能力强，且晶格比例适宜，有利于甲基橙的脱色反应。在实验条件下，500瓦金卤灯照射1小时，可以将浓度为10毫克/升的甲基橙废水完全降解，这表明NATO催化剂在可见光光催化降解废水处理中具有潜在的应用价值。 作者们指出，尽管钙铁矿型复合氧化物通常在紫外光区有较高的光吸收，但这种特性限制了太阳能的利用效率。通过掺杂改性，如硝酸掺杂，能够产生新的物理特性，比如降低载流子复合率，提高光催化效率，同时通过控制粒径，缩短循环过程中的过滤时间，从而有望改善催化剂在实际工业应用中的表现。 这项研究不仅深化了对氮掺杂钛精矿催化剂的理解，还提供了一种改进现有钙铁矿复合氧化物光催化性能的新策略，对于提升光催化技术在环保领域的应用具有重要意义。