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氟钕共掺杂纳米二氧化钛的光催化活性研究
氟钕共掺杂纳米二氧化钛的光催化活性研究
摘要：
纳米二氧化钛是一种有着广泛应用的光催化材料，但其在可见光区域的光催化活性相对较差。本研究通过共掺杂氟和钕进入纳米二氧化钛晶体结构中，以提升其光催化性能。研究结果表明，氟钕共掺杂的纳米二氧化钛具有较高的光催化活性，并能在可见光区域内有效吸收光能进行催化反应。此研究对于拓展纳米二氧化钛的光催化应用具有一定的指导意义。
引言：
纳米二氧化钛作为一种重要的光催化材料，具有广泛的应用前景，被广泛研究和应用于环境净化、水处理、清洁能源等领域。然而，纳米二氧化钛在可见光区域的光催化活性相对较差，限制了其在可见光催化反应中的应用。因此，提升纳米二氧化钛的光催化活性成为了目前的研究热点之一。
方法：
本研究采用溶胶-凝胶法制备氟钕共掺杂纳米二氧化钛材料。首先，通过水热法制备得到氟钕共掺杂的纳米二氧化钛前体材料。然后，在氢氟酸和硝酸的共同作用下，将前体材料转化为氟钕共掺杂的纳米二氧化钛。最后，通过高温煅烧处理，得到纳米二氧化钛样品。
结果和讨论：
通过X射线衍射仪（XRD）对样品进行分析，发现样品晶体结构未发生明显变化。然而，扫描电子显微镜（SEM）观察结果表明，共掺杂的纳米二氧化钛颗粒大小和形状发生了明显的变化。此外，通过紫外可见漫反射光谱仪（UV-VisDRS）对样品进行分析，发现共掺杂的纳米二氧化钛在可见光区域具有较高的吸收能力。
进一步的光催化活性测试结果显示，氟钕共掺杂纳米二氧化钛具有较高的光催化活性。与纯二氧化钛相比，其在可见光下的光催化活性显著提升。这是由于钕的掺杂增强了纳米二氧化钛的光敏化能力，而氟的掺杂则增加了光生电子和空穴的分离效率，从而提高了光催化反应的效果。
结论：
通过共掺杂氟和钕进入纳米二氧化钛晶体结构中，本研究成功地提升了纳米二氧化钛材料的光催化活性。氟钕共掺杂纳米二氧化钛能够在可见光区域内有效吸收光能，展现出较高的催化活性。这一研究结果有助于拓展纳米二氧化钛的光催化应用领域，并为相关材料的设计和合成提供了新思路。
参考文献：
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