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胶原纤维为模板制备Gd掺杂纤维状二氧化钛及光催化性能研究
标题：胶原纤维为模板制备Gd掺杂纤维状二氧化钛及光催化性能研究
摘要：
二氧化钛（TiO2）作为一种重要的半导体材料，在光催化领域中具有广泛应用。本研究利用胶原纤维作为模板，通过水热法制备了Gd掺杂纤维状二氧化钛（Gd-TiO2NFs），并研究了其光催化性能。结果表明，Gd掺杂可以显著改善纤维状二氧化钛的光催化活性，提高其对有机污染物的降解效率。本研究为制备高性能纳米材料和提高光催化效率提供了新思路。
引言：
随着环境污染问题的日益严重，光催化技术逐渐成为一种重要的解决方案。由于其独特的光电特性和稳定性，二氧化钛成为光催化材料的研究重点之一。然而，传统的二氧化钛材料在吸光和载流子传输方面存在一定的局限性，限制了其光催化效率的提高。为了克服这些问题，掺杂成为改善二氧化钛光催化性能的一种有效方法。
方法：
本研究使用胶原纤维作为模板，在水热法条件下制备了Gd掺杂纤维状二氧化钛。首先，将胶原纤维浸泡在Gd和Ti源的混合物溶液中，然后通过水热处理使其结晶形成纤维状的Gd-TiO2材料。最后，通过煅烧去除模板，得到纯净的Gd-TiO2纤维。
结果与讨论：
通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察，得到了Gd-TiO2纤维状结构的显微图像。结果显示，Gd掺杂使得纤维状二氧化钛的表面形貌更加均匀，纤维直径略有增加。X射线衍射（XRD）分析表明，Gd掺杂没有改变TiO2的晶体结构，但发现了掺杂的Gd离子的存在。紫外可见光吸收光谱显示，Gd-TiO2纤维对可见光范围具有更高的吸收能力。
在光催化实验中，采用甲基橙作为模型有机污染物，研究了Gd-TiO2纤维的光催化降解性能。结果显示，Gd掺杂显著增强了纤维状二氧化钛的光催化活性。经过60分钟的可见光照射，Gd-TiO2纤维与甲基橙的降解率达到90％以上，而未掺杂的纤维状二氧化钛仅降解了40％左右。这表明Gd掺杂可以大幅提高纤维状二氧化钛的光催化降解效率。
结论：
本研究成功利用胶原纤维作为模板，通过水热法制备了Gd掺杂纤维状二氧化钛材料，并研究了其光催化性能。结果表明，Gd掺杂能够显著提高纤维状二氧化钛的光催化活性，增强其对有机污染物的降解效率。这一研究为制备高性能纳米材料和提高光催化效率提供了新的思路，并为环境污染治理的研究提供了有益的参考。
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