TiO_%282%29_Fe_%282%29O_%283%29纳米复合材料的制备及光催化性能.pdf

第43卷 第4期2023 年8月投稿网址：http：/辽宁石油化工大学学报JOURNAL OF LIAONING PETROCHEMICAL UNIVERSITYVol.43 No.4Aug.2023TiO2/Fe2O3纳米复合材料的制备及光催化性能杜意恩1，杨召弟1，李玉梅2（1.晋中学院 化学化工系，山西 晋中 030619；2.山东省青岛第二卫生学校，山东 青岛 266308）摘要：分别以 Fe(NO3)39H2O 和钛酸四丁酯为铁源和钛源，以 HF、HAc、NH4F、NH3H2O、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 NH3H2O 为形貌控制剂时，制备的 NH3H2OTiO2/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 HFTiO2/Fe2O3（82.5%）、H2O2TiO2/Fe2O3（75.7%）、NH4FTiO2/Fe2O3（72.9%）、HAcTiO2/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；光催化性能中图分类号：O643.36 文献标志码：A doi：10.12422/j.issn.16726952.2023.04.001Synthesis and Photocatalytic Performance of TiO2/Fe2O3 CompositesDu Yien1，Yang Zhaodi1，Li Yumei2（1.School of Chemistry and Chemical Engineering，Jinzhong University，Jinzhong Shanxi 030619，China；2.Shandong Qingdao Second Health School，Qingdao Shandong 266308，China）Abstract:TiO2/Fe2O3 nanocomposites with different morphologies were prepared by precipitation separation method combined with solgel method using Fe(NO3)39H2O and tetrabutyl titanate as iron and titanium sources,and HF,HAc,NH4F,NH3H2O,H2O2 as morphology control agents,respectively.The structure and morphology of the TiO2/Fe2O3 samples were characterized by Xray powder diffraction(XRD)and field emission scanning electron microscope(FESEM),and the degradation performance of the TiO2/Fe2O3 nanocomposites for methylene blue under UVlight irradiation condition was investigated.The results show that the NH3H2OTiO2/Fe2O3 nanocomposites prepared with NH3H2O 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 HFTiO2/Fe2O3(82.5%),H2O2TiO2/Fe2O3(75.7%),NH4FTiO2/Fe2O3(72.9%),HAcTiO2/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.Keywords:Nanocomposite；Precipitation separation；Solgel method；Photocatalytic activity随着人口的快速增长和工业化的迅速发展，人类对饮用水的需求量越来越大，由此导致的饮用水短缺已经成为困扰人类最普遍的问题之一1。因此，对废水进行处理使其恢复到可饮用的质量，是水再生的首要目标23。工业排放的废水中含有的亚甲基蓝、罗丹明 B、甲基橙、刚果红等有机染料，是造成水污染的最大一类污染物，其中许多有机染料对人类健康具有致突变作用45。目前可用的混凝絮凝、吸附、沉淀、膜技术和离子交换技术等传统废水处理工艺，仅能将有机污染物从液相转移至固相，并未彻底去除，后续还需要进一步处理，并涉及吸附剂的再生或膜更换，从而增加了废水整体处理文章编号：16726952（2023）04000107收稿日期：20220802 修回日期：20220905基金项目：山西省应用基础研究计划项目（201901D111303）；山西省“1331工程”创新团队项目（PY201817）；晋中学院“1331工程”重点创新团队项目（jzxycxd2019005）。作者简介：杜意恩（1978），男，博士，教授，从事无机纳米材料的设计、合成及其性能方面的研究；Email：。辽宁石油化工大学学报第 43 卷成本。因此，开发高效、低成本和生态友好的降解方法已成为当务之急6。光催化技术是一种在能源和环境领域有重要应用前景的绿色技术，是利用半导体材料在光照下表面能受激化的特性而使水中的有机污染物发生氧化7。半导体光催化剂能吸收太阳光，将其转化为电能或化学能，能将自然界中的毒性物质转化为无毒的小分子、水、无机盐等矿物质，还能降解污水中的有机污染物8。光催化技术具有成本低、原料易制得、反应条件温和且不会造成二次污染等特点，因此在处理纺织印染工业污水方面有广泛的应用前景9。在众多光催化剂中，TiO2纳米颗粒因在紫外线照射下具有显著的光催化活性、良好的化学稳定性、低成本和低毒性，显示出巨大的应用潜力1012。然而，TiO2纳米材料本身的两个固有缺陷限制了实际应用：宽带隙能（3.03.2 eV）限制了其对可见光的响应；光生电子空穴对的快速复合导致其光催化活性降低1314。克服该缺陷的一个解决方案是构建异质结复合材料，这是由于异质结的存在能够促进光生电子空穴对的有效分离和抑制光生电子空穴对的快速复合1516。构建合适的 TiO2基异质结光催化剂，两个组分之间能级的匹配是至关重要的。Fe2O3作为一种高活性光催化剂，其带隙能为 2.2 eV，具有价格便宜、稳定性好、易于制备且有较好的耐光特性等优点17。自然界中的 Fe2O3主要有 型，型，型三种不同的晶型，其中 Fe2O3具有最高的光催化活性18。将 TiO2与 Fe2O3进行复合，形成一种理想的 TiO2/Fe2O3异质结复合光催化材料，能够促进 光 生 电 荷 的 有 效 分 离，从 而 提 高 其 光 催 化 活性1920。例 如，徐 家 通 等21以 Fe(NO3)39H2O 为 铁源，以 NaOH 为沉淀剂，制备了 Fe2O3纳米粒子，其与纳米 TiO2胶体复合后制备了 Fe2O3/TiO2纳米复合光催化剂，在可见光照射下能够显著提高对甲醛的降解效果。丁士文等22分别以 TiCl4和FeCl3为钛源和铁源，以尿素为沉淀剂，采用微波加热法和均相沉淀法制备了一系列 TiO2/Fe2O3复合材料。结果表明，当复合材料中 Fe 的摩尔分数为 5%时，对藏蓝色染料的降解效果最好。付文等23以四异丙醇钛为钛源，以醋酸为水解抑制剂，采用溶胶凝胶法制备了 TiO2/Fe2O3复合光催化剂，其对茜素红溶液具有显著的降解作用。梁凯等24以 TiCl4为钛源，以 Fe2O3为载体，采用水解沉淀法制备了 TiO2/Fe2O3纳米复合材料，其在光催化降解甲基橙溶液时显示了较高的光催化性能。李银辉等25以 FeCl2为铁源，以钛酸丁酯为钛源，采用水热合成法制备了 TiO2/Fe2O3复合材料，该复合材料是一种很好的 Cu2+吸附剂。本文分别以 Fe(NO3)39H2O 和钛酸四丁酯为铁源和钛源，以 HF、HAc、NH4F、NH3H2O、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；以印染工业中常见的、较难处理的芳香杂环化合物亚甲基蓝模拟废水溶液为降解对象，对制备的不同形貌的TiO2/Fe2O3纳米复合材料的光催化性能、反应动力学进行了研究。1 实验部分 1.1 试剂与仪器试 剂：硝 酸 铁（Fe(NO3)3 9H2O）、氢 氧 化 钠（NaOH），分析纯，天津市凯通化学试剂公司；氢氟酸（HF），分析纯，天津市北辰方正试剂厂；氨水（NH3 H2O）、乙 酸（CH3COOH，HAc）、氟 化 铵（NH4F）、无水乙醇（C2H5OH），分析纯，天津市科密欧 化 学 试 剂 公 司；过 氧 化 氢（H2O2）、二 氧 化 钛（TiO2），分析纯，天津市博迪化工公司；钛酸四丁酯（Ti(C4H9O)4，TBT），分 析 纯，萨 恩 化 学 技 术 公司；亚甲基蓝（C16H18ClN3S3H2O），分析纯，北京化工厂。仪器：FB224 型分析天平，上海舜宇恒平科学仪器公司；SHZD()型循环水式真空泵，巩义市予华仪器有限公司；HGZF型电热恒温鼓风干燥箱，上海跃进有限责任公司；KSL1400X 型箱式高温烧结炉，合肥科晶材料技术公司；TU1901 型双光束紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器公司；UMIULAB 型磁力加热搅拌器，杭州米欧仪器公司；REGULUS8100 型扫描电子显微镜，日本日立高新技术株式会社；A250型紫外线 UV 固化灯，上海铭耀玻璃五金工具厂；XRD6100 型 X射线粉末衍射仪，日本岛津公司；ASAP2020型全自动比表面积分析仪，美国麦克仪器公司。1.2 TiO2/Fe2O3纳米复合材料的制备Fe2O3晶体的制备：称取 20.535 6 g Fe(NO3)39H2O 放入 100 mL烧杯中，加去离子水溶解，然后转移到 2 500 mL 烧杯中，配制成 2 000 mL的 Fe(NO3)3溶液，再向其中加入 9.606 8 g NaOH。将烧杯放在磁力加热搅拌器上，设置温度为 60 C、搅拌速度为360 r/min、时间为 1 d，搅拌结束后静置 1 d 使溶液分层。待上层清液澄清，倒去上层清液，取下层溶液进行抽滤。抽滤后，将固体样品晾干，研磨成粉末状，然后在箱式高温烧结炉中于 500 C 高温煅烧2第 4 期杜意恩等.TiO2/Fe2O3纳米复合材料的制备及光催化性能2 h，制备出红棕色的 Fe2O3晶体。TiO2/Fe2O3纳米复合材料的制备：向 5 个反应釜中各加入 50 mL 无水乙醇、5 mL 钛酸四丁酯和0.250 0 g Fe2O3，然 后 分 别 加 入 3 mL HF、3 mL HAc、3 mL NH3H2O、0.50 g NH4F和 3 mL H2O2，密封后置于恒温鼓风干燥箱中于 160 C加热 24 h。冷却至室温后进行抽滤、晾干、研磨，制得 TiO2/Fe2O3纳米复合材料，分别表示为 HFTiO2/Fe2O3、HAcTiO2/Fe2O3、NH3 H2O TiO2/Fe2O3、NH4F TiO2/Fe2O3和 H2O2TiO2/Fe2O3。1.3 光催化性能测试分别称取 0.10 g TiO2/Fe2O3纳米复合材料加入盛有 150 mL 10 g/g 亚甲基蓝（MB）溶液的 5 个250 mL 烧杯中，然后放在磁力搅拌器上避光搅拌30 min，以达到吸附脱附平衡。随后，在紫外线 UV固化灯（125 W，max=365 nm）的紫外线照射下，搅拌混合物进行光催化降解，固化灯灯管与溶液水平面的距离为 25 cm。每隔 15 min 取 4 mL MB 溶液，离心后用 TU1901 紫外分光光度计根据比尔朗伯定律26测定残余的 MB 溶液的浓度。作为对比，在相同条件下测定纯 TiO2、纯 Fe2O3和空白样品的光催化性能。2 结果与讨论 2.1 XRD分析图 1 为 TiO2/Fe2O3纳 米 复 合 材 料 的 XRD谱图。从 图 1 可 以 看 出，在 2=24.2、33.1、35.6、41.0、50.0、54.1和 64.2处的衍射峰对应赤铁矿Fe2O3的(012)、(104)、(110)、(113)、(024)、(116)和(330)晶 面（JCPDS 卡：85 0599），在 2=25.4、38.0、48.2、54.1、55.1、62.8、68.8、70.3和 75.4处 的 衍 射 峰 对 应 锐 钛 矿 型 TiO2的(101)、(004)、(200)、(105)、(211)、(204)、(116)、(220)和(215)晶 面（JCPDS 卡：211272）。图 1 中没有观察到其他衍射 峰，表 明 成 功 制 备 出 TiO2/Fe2O3纳 米 复 合材料。2.2 FESEM 分析图 2 为 TiO2/Fe2O3纳 米 复 合 材 料 的 FESEM图。图 3 为 TiO2/Fe2O3纳米复合材料的粒径分布图。从图 2（a）、图 2（b）和图 3（a）可以看出，当以HAc 为 形 貌 控 制 剂 时，HAcTiO2/Fe2O3样 品 中Fe2O3主要为棒状形貌，粒径为 107268 nm，平均粒 径 为 179 nm，粒 径 大 小 主 要 集 中 在 107123 nm、139155 nm、187220 nm，占 比 分 别 为16.1%、12.9%和 35.5%。从图 2（a）、图 2（b）和图3（b）可以看出，HAcTiO2/Fe2O3样品中锐钛矿型TiO2的形貌主要为近似球状的纳米颗粒和一些不规则形貌的纳米颗粒，这些锐钛矿型 TiO2纳米粒子附着在棒状 Fe2O3的表面，其粒径为 1672 nm，平均粒径为 38 nm，粒径大小主要集中在2244 nm，占比为 64.8%。从图 2（c）、图 2（d）和图 3（c）可 以 看 出，当 以 NH4F 为 形 貌 控 制 剂 时，NH4FTiO2/Fe2O3样 品 中 Fe2O3依 然 为 棒 状，颗 粒 长 为145188 nm，宽为 3450 nm，在棒状颗粒的表面还附着许多颗粒形貌为棒状、长方体状和不规则形状的锐钛矿型 TiO2纳米颗粒，其粒径为 744 nm，平均粒径为 22 nm，这些锐钛矿型 TiO2纳米颗粒粒径主要分布在1429 nm，占比为 84.2%。从图 2（e）、图 2（f）和图 3（d）可以看出，当以 H2O2为形貌控制剂时，H2O2TiO2/Fe2O3样品中 Fe2O3依然为棒状，锐钛矿型 TiO2主要为近似球状和不规则的纳米颗粒（1442 nm），平均粒径为 25 nm，其粒径主要集中在2031 nm，占比为 80.0%。从图 2（g）、图 2（h）和图 3（e）可以看出，当以 HF 为形貌控制剂时，HFTiO2/Fe2O3样品中 Fe2O3依然为棒状，但锐钛矿型 TiO2主要为近似球状的纳米颗粒（171 nm）和不规则的大颗粒（71141 nm），平均粒径为 39 nm，其粒径主要集中在 153 nm，占比为 85.5%。从图 2（i）和图 3（f）可以看出，当以NH3H2O 为形貌控制剂时，NH3H2OTiO2/Fe2O3样品中没有观察到 Fe2O3，这可能是 Fe2O3含量较少造成的；NH3H2OTiO2/Fe2O3样品中锐钛矿型TiO2主要为梭形纳米颗粒（1899 nm），平均粒径为 51 nm，其粒径主要集中在2642 nm，占比为40.8%。图 1TiO2/Fe2O3纳米复合材料的 XRD谱图3辽宁石油化工大学学报第 43 卷基于以上分析可知，在HAcTiO2/Fe2O3、NH4FTiO2/Fe2O3、H2O2TiO2/Fe2O3、HFTiO2/Fe2O3样品 中，Fe2O3的 形 貌 皆 为 棒 状，表 明 加 入 的 HAc、NH4F、H2O2和 HF等形貌控制剂在水热条件下不与Fe2O3反应，从而使 Fe2O3依然保持其原有形貌。钛酸四丁酯发生下列水解反应27：（a）HAcTiO2/Fe2O3（500 nm）（b）HAcTiO2/Fe2O3（200 nm）（c）NH4FTiO2/Fe2O3（500 nm）（d）NH4FTiO2/Fe2O3（200 nm）（e）H2O2TiO2/Fe2O3（500 nm）（f）H2O2TiO2/Fe2O3（200 nm）（g）HFTiO2/Fe2O3（500 nm）（h）HFTiO2/Fe2O3（200 nm）（i）NH3H2OTiO2/Fe2O3（200 nm）图 2TiO2/Fe2O3纳米复合材料的 FESEM 图（a）HAcTiO2/Fe2O3中 Fe2O3 （b）HAcTiO2/Fe2O3 （c）NH4FTiO2/Fe2O3 （d）H2O2TiO2/Fe2O3 （e）HFTiO2/Fe2O3 （f）NH3H2OTiO2/Fe2O3 图 3TiO2/Fe2O3纳米复合材料的粒径分布图4第 4 期杜意恩等.TiO2/Fe2O3纳米复合材料的制备及光催化性能mTi(OC4H9)4+(2m+1)H2OH2TimO2m+1+4mC4H9OH （1）H2TimO2m+1mTiO2+H2O （2）HAc和 HF均呈弱酸性，在水热反应过程中，高酸度能够加快中间体 H2TimO2m+1的快速溶解，从而导致形成的 HAcTiO2/Fe2O3和 HFTiO2/Fe2O3样品中锐钛矿型 TiO2纳米颗粒形貌为近似球状和不规则状2829。H2O2具有强氧化性，能将 H2TimO2m+1氧化为化合物 TimO2m+1(OH)+，该化合物的形成能够有效抑制前驱体 Ti(OC4H9)4的水解，从而使生成的H2O2TiO2/Fe2O3样品中锐钛矿型 TiO2纳米颗粒粒径大小均匀，分散性较好30。NH4F 为弱酸弱碱盐，在水热条件下与 Ti(OC4H9)4反应生成 NH4TiOF3，然后沿一定方向分裂，转化为以棒状和方块状形貌为主的锐钛矿型 TiO23132。NH3H2O 为弱碱，使反应混合溶液呈弱碱性，而弱碱性有利于形成梭形颗粒，因此 NH3H2OTiO2/Fe2O3中锐钛矿型 TiO2纳米颗粒的形貌主要为梭形32。2.3 光催化性能评价图 4 为 催 化 剂 的 形 貌 对 MB 溶 液 降 解 率 的影响。从图 4 可以看出，不同形貌的催化剂在相同的光照时间下对 MB 溶液的降解率不同；当光照时间为 120 min 时，空白样品、Fe2O3、TiO2和 TiO2/Fe2O3纳米复合材料对 MB溶液降解率由高到低的顺序依次 为：NH3H2O TiO2/Fe2O3(82.9%)HF TiO2/Fe2O3(82.5%)H2O2 TiO2/Fe2O3(75.7%)H4F TiO2/Fe2O3(72.9%)HAc TiO2/Fe2O3(71.8%)TiO2(53.1%)Fe2O3(23.1%)空 白 样 品(6.4%)。NH3H2OTiO2/Fe2O3对 MB 溶液的褪色效果最好，其光催化活性分别为 HFTiO2/Fe2O3、H2O2TiO2/Fe2O3、NH4FTiO2/Fe2O3、HAcTiO2/Fe2O3、TiO2、Fe2O3和空白样品的 1.00、1.10、1.14、1.15、1.56、3.57倍和 12.95 倍。光催化活性与粒径、比表面积、形貌、异质结结构、结晶度等有关。一般来说，粒径越小，比表面积越大，材料表面对 MB 的吸附量越大，光催化性能越好。TiO2/Fe2O3纳米复合材料的比表面积从小到大的顺序依次为：HAcTiO2/Fe2O3(25.53 m2/g)HFTiO2/Fe2O3(33.38 m2/g)NH4FTiO2/Fe2O3(40.06 m2/g)NH3H2O TiO2/Fe2O3(43.12 m2/g)H2O2 TiO2/Fe2O3(52.08 m2/g)。此外，与其他形貌相比，棒状形貌或梭形形貌有利于提高电荷传输速率，提高光催化活性33。NH3H2OTiO2/Fe2O3中锐钛矿型 TiO2为梭形纳米颗粒，在光催化过程中具有较高的电荷传输速率。与其他样品相比，NH3H2OTiO2/Fe2O3的光催化活性最高，可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。上 述 分 析 说 明，在 降 解 MB 有 机 染 料 方 面，TiO2/Fe2O3纳米复合材料不但表现出优于 Fe2O3的降解活性，而且优于传统光催化剂 TiO2的降解活性；制备的 TiO2/Fe2O3是一种性能较好的复合光催化材料。图 5 为 不 同 催 化 剂 降 解 MB 溶 液 的 动 力 学曲线。从图 5 可以看出，该反应符合准一级反应动力学模型，其动力学方程可以表示为：ln（C0/Ct）=kt。其中，k为表观反应速率常数，min-1；C0和 Ct分别为MB 在黑暗条件下的初始浓度和光照一定时间后的浓度32，mol/L。不同催化剂的动力学方程和相关系数见表 1。由表 1 可知，相关系数 R2为 0.975 70.995 9，说明这些催化剂对 MB 的光催化降解符合准一级反应动力学34；NH3H2OTiO2/Fe2O3具有最高的表观反应速率常数（1.4410-2 min-1），分别是HF TiO2/Fe2O3（1.3710-2 min-1）、H2O2 TiO2/Fe2O3（1.1910-2 min-1）、NH4F TiO2/Fe2O3图4催化剂的形貌对MB溶液降解率的影响图 5不同催化剂降解 MB溶液的动力学曲线5辽宁石油化工大学学报第 43 卷（1.0910-2 min-1）、HAc TiO2/Fe2O3（1.0510-2 min-1）、TiO2（0.6210-2 min-1）、Fe2O3（0.1810-2 min-1）和空白样品（0.0510-2 min-1）的 1.05、1.21、1.32、1.37、2.32、8.00倍和 28.80倍。上述结果表明，NH3H2OTiO2/Fe2O3的催化活性最高，对 MB 的降解率为 82.9%。3 结论与展望（1）分别以 Fe(NO3)39H2O 和钛酸四丁酯为铁源和钛源，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，并 采 用XRD、FESEM 对制备的复合材料进行表征，证明成功制备出 TiO2/Fe2O3纳米复合材料。（2）在模拟体积为 150 mL、质量分数为 10 g/g的 MB 溶液、TiO2/Fe2O3纳米复合材料质量为 0.10 g、光照时间为 120 min 的条件下，NH3H2OTiO2/Fe2O3纳米复合材料对 MB 的降解率为 82.9%，降解效果最好。（3）实验中没有测定 TiO2/Fe2O3纳米复合材料对不同浓度 MB溶液的吸附性，在今后的研究中，可以配制不同浓度的 MB溶液，测定吸附性能，以便更好地确定 TiO2/Fe2O3纳米复合材料对 MB 溶液降解的最佳浓度。（4）该研究为制备具有优越催化性能的 TiO2/Fe2O3纳米复合材料提供了研究思路，有望应用于环境保护和绿色化学领域中。参考文献1Du P F，Song L X，Xiong J，et al.Photocatalytic degradation of Rhodamine B using electrospunTiO2 and ZnO nanofibers：A comparative study J.Journal of Materials Science，2013，48：83868392.2Shannon M A，Bohn P W，Elimelech M，et al.Science and technology for water purification in the coming decades J.Nature，2008，452：301310.3Grant S B，Saphores J D，Feldman D L，et al.Taking the Waste out of“Wastewater”for human water security and ecosystem sustainability J.Science，2012，337（6095）：681686.4Han F，Kambala V S R，Srinivasan M，et al.Tailored titanium dioxide photocatalysts for the degradation of organicdyes in wastewater treatment：A review J.Applied Catalysis A：General，2009，359：2540.5Sookhakiana M，Amina Y M，Basirunb W J.Hierarchically ordered macro mesoporous ZnS microsphere with reduced graphene oxide supporter for a highly efficient photodegradation of methylene blue J.Applied Surface Science，2013，283：668677.6Chkirida S，Zari N，Achour R，et al.Effect of iron doped titanium oxide encapsulated inalginate on photocatalytic activity for the removalof dye pollutants J.RSC Advances，2020，10：2231122317.7Xie M Z，Meng Q Q，Luan P，et al.Synthesis of mesoporous TiO2coupled Fe2O3 as efficient visible nanophotocatalysts for degrading colorless pollutants J.RSC Advances，2014，4：5205352059.8樊雪敏，白春华，李光辉，等.纳米二氧化钛光催化剂共掺杂的研究进展 J.无机盐工业，2016，48（10）：710.9李海燕，龚丹，曾庆福.TiO2光催化降解染料中氮元素的矿化过程分析 J.环境化学，2013，32（10）：18461850.10 Nakata K，Ochiai T，Murakami T，et al.Photoenergy conversion with TiO2 photocatalysis：New materials and recent applications J.Electrochimica Acta，2012，84：103111.11 Liu G，Yang H G，Pan J，et al.Titanium dioxide crystals with tailored facets J.Chemical Reviews，2014，114：9559表 1不同催化剂的光动力学方程和相关系数催化剂空白Fe2O3TiO2HAcTiO2/Fe2O3NH4FTiO2/Fe2O3H2O2TiO2/Fe2O3HFTiO2/Fe2O3NH3H2OTiO2/Fe2O3方程y=0.000 5x+0.005 2y=0.001 8x+0.012 5y=0.006 2x+0.073 4y=0.010 5x+0.078 7y=0.010 9x-0.001 1y=0.011 9x+0.023 2y=0.013 7x+0.015 7y=0.014 4x-0.066 2R20.975 70.987 70.959 80.988 40.995 00.995 90.991 70.988 5k102/min-10.050.180.621.051.091.191.371.446第 4 期杜意恩等.TiO2/Fe2O3纳米复合材料的制备及光催化性能9612.12 Liu J F，Liu B，Ren Y，et al.Hydrogenated nanotubes/nanowires assembled from TiO2 nanoflakes with exposed 111 facets：Excellent photocatalytic CO2 reduction activity and charge separation mechanism between（111）and（-1-1-1）polar surfaces J.Journal of Materials Chemistry A，2019，7：1476114775.13 Schneider J，Matsuoka M，Takeuchi M，et al.Understanding TiO2 photocatalysis mechanism and materials J.Chemical Reviews，2014，114：99199986.14 Mei Q F，Zhang F Y，Wang N，et al.TiO2/Fe2O3 heterostructures with enhanced photocatalytic reduction of Cr（）under visible lightirradiation J.RSC Advances，2019，9：2276422771.15 Low J X，Yu J G，Jaroniec M，et al.Heterojunction photocatalysts J.Advanced Materials，2017，29：1601694.16 菅盘铭，夏亚穆，李德宏，等.掺杂 TiO2纳米粉的合成、表征及催化性能研究 J.催化学报，2001，22（2）：161164.17 Wang T，Yang G D，Liu J，et al.Orthogonal synthesis，structural characteristics，and enhanced visiblelight photocatalysis of mesoporous Fe2O3/TiO2 heterostructured microspheres J.Applied Surface Science，2014，311：314323.18 王丹军，李东升，郭莉，等.球形Fe2O3纳米粉体的超声水解法合成与表征 J.无机化学学报，2006，22（7）：13171320.19 Liao S H，Li Y L，Jen T H，et al.Multiple functionalities of polyfluorene grafted with metal ionintercalated crown ether as an electron transport layer for bulk heterojunction polymer solar cells：Optical interference，hole blocking，interfacial dipole，and electron conduction J.Journal of the American Chemical Society，2012，134：1427114274.20 宋继梅.光催化降解处理印染废水研究进展 J.印染助剂，2018，35（9）：59.21 徐家通，陈小泉，朱红玲，等.纳米 Fe2O3/TiO2光催化剂的制备及其光催化性能研究 J.化工新型材料，2020，48（3）：197202.22 丁士文，李梅，王利勇，等.微波反应制备纳米 TiO2/Fe2O3复合材料及其光催化性能 J.河北大学学报（自然科学版），2005，25（1）：3842.23 付文，李美书，王丽.TiO2/Fe2O3光降解茜素红溶液 J.应用化工，2016，45（3）：466469.24 梁凯，唐丽永，李国华.TiO2/Fe2O3和 TiO2/FeOOH 纳米材料的制备与表征 J.人工晶体学报，2011，40（4）：10111016.25 李银辉，卢爱党，韩健，等.TiO2Fe2O3复合材料的制备以及对水体中 Cu（）离子的净化 J.河北工业大学学报，2016，45（1）：8084.26 Liao Y L，Que W X，Jia Q Y，et al.Controllable synthesis of brookite/anatase/rutile TiO2 nanocomposites andsingle crystalline rutile nanorodsarray J.Journal of Materials Chemistry，2012，22：79377944.27 Ohya T，Nakayama A，Ban T，et al.Synthesis and characterization of halogenfree，transparent，aqueous colloidal titanate solutions from titaniumalkoxide J.Chemistry of Materials，2002，14：30823089.28 Zhang H M，Wang Y，Liu P R，et al.Anatase TiO2 crystal facet growth：Mechanistic role of hydrofluoric acid and photoelectrocatalytic activity J.ACS Applied Materials&Interfaces，2011，3：24722478.29 杜意恩，牛宪，李万喜，等.高活性晶面锐钛矿型 TiO2纳米材料的溶剂热法制备及其光催化性能 J.无机化学学报，2021，37（10）：17531763.30 Liu M，Li H M，Zeng Y S，et al.Anatase TiO2 single crystals with dominant0 0 1facets：Facile fabrication from Ti powders and enhanced photocatalytical activity J.Applied Surface Science，2013，274：117123.31 Feng J Y，Yin M C，Wang Z Q，et al.Facile synthesis of anata