吴智君，罗 洁，欧安琪，刘玉琪，刘佳伟，吴博宁

(中南林业科技大学 材料科学与工程学院，长沙 410004)

0 引言

TiO2能够利用太阳光能降解污染物，被认为是最具潜力的光催化剂之一[1]。随着纳米技术的发展，阳极氧化法[2]可制备出尺寸更小、比表面积更大、高度整齐有序的TiO2纳米管阵列(TNTs)，这种管状阵列结构更利于光生电子的传输，并且TNTs与钛基底结合牢固，也避免了粉末材料在分离回收上的难题[3-5]。然而，TNTs也存在着TiO2固有的缺陷，其带隙较宽(Eg=3.2 eV)，只能被太阳光中的紫外光部分激发，光生电子-空穴又极易发生复合[6-7]；而且，TNTs需要经过高温煅烧(>400 ℃)结晶才能表现出一定的光催化性能，这极大限制了TNTs的实际应用[8]。因此，探究如何在更低温度下完成TNTs的结晶和掺杂改性，开发可见光响应型的TNTs光催化剂，成为了亟待解决的关键问题[9-10]。

本文以Ti片为基底、Fe(NO3)3为Fe源，利用阳极氧化法和常压热水(≤80 ℃)自组装法[20-21]，制备出Fe3+嵌入式掺杂的TNTs。以甲基橙(MO)为目标污染物，通过对Fe(NO3)3浓度、反应时间和反应温度进行单因素试验，确定3个因素的条件范围。在此基础上，利用响应面试验设计研究制备的最佳工艺条件，最后对所制备的光催化剂的形貌、微观结构和元素组成等进行分析和表征，为开发效率高、稳定性好和成本低廉的TiO2光催化剂提供一种新的思路。

1 实验部分

1.1 主要原料与试剂

Ti片(纯度99.8%)，宝鸡荣泰金属有限公司；(CH2OH)2，济南玺林化工有限公司；NH4F，阿拉丁试剂(上海)有限公司；Fe(NO3)3，天津市大茂化学试剂厂；C2H5OH、CH3COCH3、HNO3、HF，湖南汇虹试剂有限公司，上述试剂均为分析纯。