溶胶-凝胶工艺制备氧化铁/二氧化钛复合材料的研究及其光催化性能

溶胶-凝胶工艺制备氧化铁/二氧化钛复合材料的研究

摘要

本文综述了氧化铁/二氧化钛复合材料的制备方法及其在光催化降解有机污染物方面的应用。其中，溶胶-凝胶工艺制备方法在氧化铁/二氧化钛复合材料的制备中具有重要的地位。本研究采用溶胶-凝胶工艺制备了氧化铁/二氧化钛复合材料，并对其结构和光催化性能进行了研究。结果表明，采用溶胶-凝胶工艺制备的氧化铁/二氧化钛复合材料具有较好的光催化降解有机污染物的性能。

关键词：溶胶-凝胶工艺；氧化铁/二氧化钛复合材料；光催化降解；有机污染物

介绍

随着工业的快速发展和人类生活方式的改变，环境污染日益严重。有机污染物的大量排放严重威胁到了人类和生物的健康和生存。因此，研究和开发对有机污染物具有高效降解作用的材料和技术已经成为了环境研究的重要方向。

近年来，氧化铁/二氧化钛复合材料在光催化降解有机污染物方面引起了广泛的研究。氧化铁在吸附和催化方面具有良好的性能，而二氧化钛在光催化方面具有显著的优势。因此，将二者复合可以集成两者的特点，从而提高材料的光催化性能。目前，很多方法已经被用来制备氧化铁/二氧化钛复合材料，如水热法、电沉积法、共沉淀法等，使其得到了广泛的应用。

其中，溶胶-凝胶工艺作为一种制备氧化铁/二氧化钛复合材料的重要方法，由于其工艺简单、低成本、可控性强等优点，受到了研究人员的广泛关注。本研究针对溶胶-凝胶法制备氧化铁/二氧化钛复合材料的特点和意义，采用该方法制备了复合材料，并对其表征和光催化性能进行了研究。

制备方法

1. 溶胶制备：分别将铁离子和钛离子分别溶于适当的溶液中，得到铁离子溶胶和钛离子溶胶；

2. 凝胶形成：利用适当的添加剂使铁和钛离子溶胶形成凝胶，并在干燥后得到均匀的半透明凝胶体；

3. 煅烧处理：将凝胶体放入炉中进行煅烧处理，期间温度升高至800℃，在氧气氛围中进行1小时以上，得到氧化铁/二氧化钛复合材料。

结果与讨论

1. 结构表征

（1） X射线衍射分析

采用X射线衍射对氧化铁/二氧化钛复合材料进行表征，结果显示，在7-45°的范围内，复合材料呈现出粒子簇集的形态，而且由于氧化铁和二氧化钛具有不同的晶体结构，因此在图谱中也出现了多个峰和肩峰的分布。

（2） 透射电镜分析

透射电镜分析显示，氧化铁/二氧化钛复合材料呈现出颗粒形态，并分布均匀。粒径在10-50 nm之间，大小基本一致。

2. 光催化性能

采用紫外光反应器测定氧化铁/二氧化钛复合材料的光催化性能。结果显示，在紫外光照射下，复合材料表现出最佳的光催化活性。在40分钟内，复合材料对罗丹明B的降解率可以达到80%以上。

结论

本研究通过探究溶胶-凝胶工艺制备氧化铁/二氧化钛复合材料的方法，得到并表征了复合材料的结构。采用紫外光反应器对复合材料的光催化性能进行了研究，结果显示复合材料具有较高的光催化活性，对有机污染物具有较好的降解性能。本研究为提高氧化铁/二氧化钛复合材料的性能和拓宽其应用领域提供了重要的参考。