铁掺杂TiO2催化剂的制备及其光催化性能研究

通过水热法制备了铁掺杂TiO2催化剂,采用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜对其结构和形貌进行了表征,研究了催化剂在可见光照射下对铬天青S溶液的催化效果。结果表明:粉末状催化剂晶体为纯锐钛矿型TiO2;1600cm-1、3730cm-1附近出现的吸收峰说明催化剂中含有大量—OH,预示催化剂具有良好的光催化活性;催化剂由大量微小的纳米晶体定向聚集形成复杂的三维花状结构,每个纳米晶呈八面体型。掺杂铁离子有助于提高催化剂的光催化效率,铁离子掺杂量为3%(摩尔分数,下同)时,催化剂光催化活性最好,光照65min时其光催化效率比纯锐钛矿型TiO2催化剂提高12.9%。通过实验得出光催化降解的优化条件:铬天青S溶液初始质量浓度为20mg/L、溶液pH=4、铁离子掺杂量为3%、催化剂用量为0.6g/L、室温25℃、40W白炽灯为光源、光照时间65min。在优化条件下,铬天青S降解率达到87.1%。