Synthesis and Photocatalytic Performance of TiO2/Fe2O3 Composites

doi:10.12422/j.issn.1672-6952.2023.04.001

Abstract

Abstract:

TiO₂/Fe₂O₃ nanocomposites with different morphologies were prepared by precipitation separation method combined with sol?gel method using Fe(NO₃)₃?9H₂O and tetrabutyl titanate as iron and titanium sources, and HF, HAc, NH₄F, NH₃?H₂O, H₂O₂ as morphology control agents, respectively. The structure and morphology of the TiO₂/Fe₂O₃samples were characterized by X?ray powder diffraction (XRD) and field emission scanning electron microscope (FESEM), and the degradation performance of the TiO₂/Fe₂O₃ nanocomposites for methylene blue under UV?light irradiation condition was investigated. The results show that the NH₃?H₂O?TiO₂/Fe₂O₃ nanocomposites prepared with NH₃?H₂O as the morphology control agent have the best degradation effect on MB, with a degradation rate of 82.9%, which is approximately 1.00, 1.10, 1.14, 1.15, 1.56, 3.57, 12.95 times larger than that of HF?TiO₂/Fe₂O₃(82.5%), H₂O₂?TiO₂/Fe₂O₃(75.7%), NH₄F?TiO₂/Fe₂O₃(72.9%), HAc?TiO₂/Fe₂O₃(71.8%), TiO₂(53.1%), Fe₂O₃(23.1%) and blank (6.4%) samples, respectively. This is attributed to the synergistic effect of its large specific surface area, spindle morphology, highest crystallinity and suitable heterojunction structure.

Key words: Nanocomposite, Precipitation separation, Sol?gel method, Photocatalytic activity

摘要：

分别以Fe(NO₃)₃?9H₂O和钛酸四丁酯为铁源和钛源，以HF、HAc、NH₄F、NH₃?H₂O、H₂O₂为形貌控制剂，通过沉淀分离法联合溶胶?凝胶法制备了不同形貌的TiO₂/Fe₂O₃纳米复合材料。用X?射线粉末衍射仪（XRD）和场发射扫描电子显微镜（FESEM）对TiO₂/Fe₂O₃样品的结构和形貌进行了分析，并探究了所合成的TiO₂/Fe₂O₃纳米复合材料在紫外光照射条件下对亚甲基蓝（MB）的降解性能。结果表明，当以NH₃?H₂O为形貌控制剂时，制备的NH₃?H₂O?TiO₂/Fe₂O₃纳米复合材料对MB的降解效果最好（82.9%），其光催化活性分别是HF?TiO₂/Fe₂O₃（82.5%）、H₂O₂?TiO₂/Fe₂O₃（75.7%）、NH₄F?TiO₂/Fe₂O₃（72.9%）、HAc?TiO₂/Fe₂O₃（71.8%）、TiO₂（53.1%）、Fe₂O₃（23.1%）和空白样品（6.4%）的1.00、1.10、1.14、1.15、1.56、3.57倍和12.95倍，这归因于其较大的比表面积、梭形形貌、最高的结晶度和合适的异质结结构的协同作用。

关键词: 纳米复合物, 沉淀分离法, 溶胶?凝胶法, 光催化性能

CLC Number:

O643.36

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催化剂	方程	R²	k×10²/min^-1
空白	y=0.000 5x+0.005 2	0.975 7	0.05
Fe₂O₃	y=0.001 8x+0.012 5	0.987 7	0.18
TiO₂	y=0.006 2x+0.073 4	0.959 8	0.62
HAc⁃TiO₂/Fe₂O₃	y=0.010 5x+0.078 7	0.988 4	1.05
NH₄F⁃TiO₂/Fe₂O₃	y=0.010 9x-0.001 1	0.995 0	1.09
H₂O₂⁃TiO₂/Fe₂O₃	y=0.011 9x+0.023 2	0.995 9	1.19
HF⁃TiO₂/Fe₂O₃	y=0.013 7x+0.015 7	0.991 7	1.37
NH₃•H₂O⁃TiO₂/Fe₂O₃	y=0.014 4x-0.066 2	0.988 5	1.44

催化剂	方程	R²	k×10²/min^-1
空白	y=0.000 5x+0.005 2	0.975 7	0.05
Fe₂O₃	y=0.001 8x+0.012 5	0.987 7	0.18
TiO₂	y=0.006 2x+0.073 4	0.959 8	0.62
HAc⁃TiO₂/Fe₂O₃	y=0.010 5x+0.078 7	0.988 4	1.05
NH₄F⁃TiO₂/Fe₂O₃	y=0.010 9x-0.001 1	0.995 0	1.09
H₂O₂⁃TiO₂/Fe₂O₃	y=0.011 9x+0.023 2	0.995 9	1.19
HF⁃TiO₂/Fe₂O₃	y=0.013 7x+0.015 7	0.991 7	1.37
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Synthesis and Photocatalytic Performance of TiO₂/Fe₂O₃Composites

TiO₂/Fe₂O₃纳米复合材料的制备及光催化性能

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