微波法制备的F掺杂介孔TiO2微球：光催化性能与机理研究

F掺杂型介孔TiO2微球的制备及其光催化研究是李显铃、曹渊和徐彦芹合作完成的一项重要工作，发表于中国科技论文在线。他们选用钛酸丁酯作为钛源，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为模板剂，采用了微波辅助溶胶凝胶法制备这些微球。这种方法的优点在于能够利用微波加速化学反应过程，从而得到更均匀且高效的催化剂。 研究过程中，通过X射线衍射(XRD)技术对合成的F掺杂介孔TiO2微球的晶体结构进行了细致分析，以了解其内部微观结构。扫描电子显微镜(SEM)则用于观察和测量微球的表面形态和粒度分布，提供了关于其形貌的直观信息。傅里叶红外光谱(FT-IR)则有助于识别掺杂F元素后产生的新官能团，进一步揭示了F掺杂对TiO2性质的影响。 氮气吸附/脱附实验(N2吸附脱附)用于测定材料的比表面积和孔径大小，这对于评估介孔TiO2的催化性能至关重要。研究结果显示，微波辅助下合成的F掺杂介孔TiO2微球表现出优异的分散性和较高的比表面积，这有利于光催化反应的有效进行。 针对光催化性能的实际应用，他们选择了甲基橙溶液作为污染物模型，探究了不同F掺杂比例和pH条件下F-MT（F掺杂介孔TiO2）的光催化降解效果。实验发现，在pH=6时，2%F-MT的光催化活性最佳，这可能与pH值对TiO2表面电子状态的调控有关。通过自由基捕获实验，研究人员确定了氧气负离子(O2-)在催化反应中的主导作用，这揭示了F掺杂介孔TiO2微球在光催化过程中扮演的关键角色。 该研究的重要意义在于，它不仅展示了F掺杂介孔TiO2微球作为一种高效光催化剂的可能性，还提供了深入理解其合成方法、结构与性能之间关系的宝贵数据。这一成果对于开发新型环保技术，如水体污染治理、空气净化等领域具有潜在的应用价值。同时，它也反映了作者团队在无机化学、介孔材料科学以及微波催化领域的深入研究和技术创新。