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铁掺杂纳米TiO_2的合成及光催化应用研究进展
随着工业化进程的加快以及环境问题的日益突出，人们越来越意识到需采用可持续发展的方式解决生态环境问题。其中，光催化技术因其高效、无污染、易于操作等优点，在环境治理领域日益受到重视。TiO_2是一种常用的光催化剂，但在实际应用中却存在着一定的局限性。因此，目前大量的研究将重点放在改性TiO_2的制备和应用上。其中，铁掺杂纳米TiO_2是一种发展迅速的光催化剂，可以有效提高TiO_2的催化活性。本文将详细介绍铁掺杂纳米TiO_2的合成及其在光催化应用方面的研究进展。
一、铁掺杂纳米TiO_2的合成方法
1.溶剂热法：该方法是利用原材料在高温下反应生成产品，通常溶液中的成分容易溶解，转变温度高，数量关系极灵活。在该方法中，铁离子可在水中形成溶液，并通过水相反应与TiO_2反应生成多孔纳米晶体。
2.水热法：外加模板的水热法是一种新型的合成方法，该方法利用模板在水热合成过程中形成具有规则结构的多孔TiO_2。模板主要用于模拟反应中的反应场，通过物理效应控制反应过程的实际速度和方向。
3.气相沉积法：气相反应中的原子和分子是分散在气体中的，通过一定条件下在介质表面形成晶体团，热解后在基体上形成TiO_2。
以上铁掺杂纳米TiO_2的合成方法均可制备出高纯度的产品，与传统TiO_2相比，提高了光催化效率和稳定性，同时也具备催化重金属离子的作用。
二、铁掺杂纳米TiO_2的光催化应用研究进展
1.环境污染治理
铁掺杂纳米TiO_2在化学公式中不仅包含了TiO_2的成分，还包含了Fe^3+离子。这种掺杂可实现阴极电化原理，使TiO_2中的阴极部分电子得以释放出来，使其在催化反应过程中具有BNO拆分效果，可使NO_x通过O_2还原而成为N_2和H_2O。
2.水资源保护
铁掺杂纳米TiO_2的研究也表明，纳米复合材料可以应用于水资源的保护和净化。在室温下反应生成的异质结纳米复合材料为纳米铁掺杂TiO_2（Fe-TiO_2），具有很好的光催化性能，可以有效降解含烷基苯多酚的水源。
3.光电技术
铁掺杂纳米TiO_2可作为一种光电材料，它能够将太阳能转化为电子能，可与二氧化硅（SiO_2）复合，制成SiO_2/TiO_2复合材料，具有极好的光催化性能。
综上所述，铁掺杂纳米TiO_2具有出色的催化活性和稳定性，在环境污染治理、水资源保护和光电技术等领域都有广泛的应用。其可掺杂其他离子元素，进一步提高其催化效率和适用范围。