以具有多孔结构的天然斜发沸石为载体，FeCl3和TiCl4为前驱物制备铁离子掺杂TiO2光催化剂。分别在紫外光和太阳光照射下，研究了Fe-TiO2，TiO2/沸石和Fe-TiO2/沸石对甲基橙溶液（MO）的光催化分解过程，并通过XRD，AFM，FTIR和吸收光谱等手段，探讨了Fe和沸石对TiO2的光催化活性的影响。结果表明，适当浓度的Fe不仅可以提高TiO2的光催化效率，而且能够拓展TiO2的吸收波长范围至可见光区。而沸石的引入不仅提高了光催化剂的效率，而且也增强了光催化剂的抗失活性能。
### Fe掺杂与天然沸石载体对TiO2光催化活性的影响
#### 摘要与背景
本研究探讨了Fe掺杂与天然沸石载体对TiO2光催化活性的影响。通过使用FeCl3和TiCl4为前驱物，并以具有多孔结构的天然斜发沸石为载体，制备了一系列铁离子掺杂的TiO2光催化剂。实验在紫外光和太阳光下进行了甲基橙溶液（MO）的光催化分解测试，并借助XRD、AFM、FTIR和吸收光谱等多种表征手段，深入研究了Fe和沸石对TiO2光催化活性的具体影响。
#### 研究意义
TiO2作为一种重要的半导体材料，在环保领域有着广泛的应用前景，尤其是在污染物的光催化降解方面。然而，TiO2的光催化活性主要局限于紫外光区域（λ<388nm），这限制了其在自然光下的应用效果。因此，寻找有效的方法拓宽TiO2的光响应范围成为了研究的重点。本研究通过Fe掺杂以及采用天然沸石作为载体的方式，旨在提高TiO2在可见光下的光催化效率，并增强其抗失活能力。
#### 实验方法
1. **TiO2与Fe-TiO2溶胶的制备**：首先将TiCl4滴入到乙醇中形成溶胶，然后根据不同的Fe含量添加FeCl3，制备不同浓度的Fe-TiO2溶胶。
2. **复合光催化剂的制备**：选取吉林羊草沟产的斜发沸石作为载体，将其与上述制备的TiO2溶胶混合，经过干燥处理，得到TiO2/沸石与Fe-TiO2/沸石复合光催化剂。
3. **甲基橙的光催化降解实验**：将制备好的光催化剂与甲基橙溶液混合，在紫外光或太阳光下照射，通过监测不同时间点甲基橙溶液的吸光度变化来评估光催化活性。
4. **样品表征**：采用X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等技术对样品进行表征。
#### 结果分析
1. **铁对TiO2活性的增强作用**：研究发现，适当浓度的Fe可以显著提高TiO2的光催化效率，并且能够拓宽TiO2的光吸收范围至可见光区。这是因为Fe掺杂能够有效地抑制电子-空穴对的复合，从而提高光生载流子的利用率。
2. **沸石对TiO2活性的影响**：通过引入天然沸石作为载体，不仅可以提高TiO2的光催化效率，还能增强其抗失活性能。沸石的多孔结构提供了更多的活性位点，有利于提高光催化剂的分散性和稳定性。
3. **光催化活性的变化**：随着Fe掺杂量的增加，TiO2的光催化活性呈现先升高后降低的趋势。这是因为过高的Fe掺杂量会导致光生电子和空穴的复合率增加，反而降低了光催化效率。
4. **吸收光谱的变化**：Fe-TiO2样品的吸收光谱显示，随着Fe掺杂量的增加，其吸收带逐渐向红光方向移动，这意味着Fe的加入显著拓宽了TiO2对可见光的吸收范围。
#### 结论
本研究证实了Fe掺杂与天然沸石载体的引入能够有效提高TiO2光催化剂在可见光下的光催化活性，并增强其稳定性和抗失活性能。这一成果为开发高效、稳定的光催化剂提供了一种新的思路，对于解决环境污染问题具有重要意义。未来的研究可以进一步探索其他掺杂元素和载体材料对TiO2光催化性能的影响，以期获得更优的光催化效果。
