Фотокаталітична деградація Конго Червоного в присутності Fe-допованого TiO2

Abstract

Fe-доповані TiO2 (2, 5, 10, 15 і 20% мас. Fe) фотокаталізатори були синтезовані золь-гель методом з використанням титанового аквакомплексу у якості прекурсору. Структура та морфологія зразків охарактеризована Х-променевим та енергодисперсійним аналізом, інфрачервоною та мессбауерівською спектроскопією, скануючою електронною мікроскопією та методом ВЕТ. Х-променевий аналіз підтвердив утворення структури анатазу. Введення великої кількості іонів заліза в структуру титан(IV) оксиду викликає його аморфізацію. Розміри кристалітів отриманих зразків складають близько 3 нм. Синтезовані зразки TiO2, леговані Fe, мають мезопористу структуру та високу питому площу поверхні (від 274 м2г-1 для 5Fe-TiO2 до 416.4 м2г-1 для 20Fe-TiO2). Дані мессбауерівської спектроскопії підтверджують вкорінення іонів Fe3+ до структури анатазу. Фотокаталітичну деградацію Конго червоного за допомогою фотокаталізаторів TiO2, легованих Fe, досліджували під УФ-опроміненням. В результаті отримано оптимізовані умови для фотокаталітичної деградації Конго червоного у присутності пероксиду водню. Було виявлено, що зразок 2Fe-TiO2 у присутності 20 мМ розчину H2O2 продемонстрував найбільшу ефективність при фотодеградації барвника (99.4%) під дією УФ-опромінення. Кінетику фотодеградації проаналізовано за допомогою смартфону та описано моделлю кінетики першого порядку.