附件Fe-doped cryptomelane synthesized by refluxing at atmosphere

附件Fe-doped cryptomelane synthesized by refluxing at atmosphere_ structure, properties and photocatalytic degradation of phenol ### 知识点详解 #### 一、铁掺杂Cryptomelane的合成与特性 **铁掺杂Cryptomelane的制备方法**：本文介绍了一种通过大气压下的回流方法合成铁掺杂Cryptomelane的技术。Cryptomelane是一种层状锰氧化物材料，具有独特的结构和优异的物理化学性能，在催化、电池材料等领域有着广泛的应用前景。通过向Cryptomelane中引入铁元素，可以进一步改善其光电性能和催化活性。 **结构分析**：通过对样品进行X射线光电子能谱（XPS）分析，特别是对Mn 2p3/2峰的拟合，确定了材料中的不同价态锰离子的存在及其比例。这有助于深入理解材料的结构特征以及铁掺杂对其结构的影响。表S1列出了Mn 2p3/2峰拟合参数，包括结合能（B.E.）、峰宽（FWHM）等，这些参数对于解析材料表面物种至关重要。例如，Mn2+ 2p3/2峰的结合能为640.2 eV，FWHM为1.25 eV，对应于Mn(II)-O多重态#1。类似的分析还提供了关于Mn(II)-O多重态#2的信息。 #### 二、铁掺杂Cryptomelane的光催化性能 **光催化降解酚类化合物**：研究探讨了铁掺杂Cryptomelane在光照条件下对酚类有机污染物的光催化降解能力。酚是常见的工业污染物之一，对人体健康和环境都有潜在的危害。因此，开发高效、经济的酚降解技术具有重要意义。实验结果显示，铁掺杂Cryptomelane展现出良好的光催化活性，能够在较短时间内有效降解酚。 **光催化机制**：光催化过程中，光子被材料吸收后激发产生电子-空穴对。这些电子-空穴对可以迁移至材料表面，与吸附在其上的氧气或水分子反应生成具有强氧化性的自由基，进而将酚类有机物降解为二氧化碳和水。铁元素的掺入不仅提高了材料的光吸收能力，还促进了电子-空穴对的分离，减少了复合率，从而增强了光催化效果。 #### 三、表征技术与分析 **X射线吸收近边结构(XANES)**：XANES技术被用来分析铁掺杂Cryptomelane的局部结构和化学状态。通过拟合Mn K-edge XANES光谱，能够获取材料中不同价态锰的比例信息。表S2提供了从组合拟合得到的不同纯价态参考物的重量分数，这对于理解铁掺杂对材料化学组成的影响非常重要。 **扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)**：EXAFS分析则更深入地揭示了材料的短程有序结构。通过拟合Mn K-edge EXAFS数据，研究人员能够获得有关原子间距离、配位数以及Debye-Waller因子等关键参数的信息。表S3总结了从EXAFS拟合得到的结构参数，包括原子间的平均距离、配位数等，这对于理解材料内部结构的细节至关重要。 #### 四、物理性质 **氮气吸附-脱附等温线**：利用氮气吸附-脱附等温线测试来表征材料的孔隙结构。图S1显示了铁掺杂Cryptomelane的N2吸附-脱附等温线及相应的微孔尺寸分布。这些数据有助于了解材料的比表面积、孔径分布等性质，这些性质对光催化效率有直接影响。 **结论**：通过综合运用多种表征手段，本文详细研究了铁掺杂Cryptomelane的结构、性能及其在光催化降解酚方面的应用潜力。铁元素的成功掺入显著提升了材料的光催化性能，展示了该材料在环境保护领域的巨大应用潜力。