二氧化钛是一种最有发展前景的光催化材料,与其他半导体材料相比,具有催化性能高、稳定性好、无毒价廉等优点。但二氧化钛作为光催化材料明显存在两点不足:二氧化钛是一种宽禁带半导体,只能被波长较小的紫外光吸收,太阳能利用率低;光生电子和光生空穴极易复合,光生载流子效率低。针对目前二氧化钛光催化研究中存在的问题,本实验对二氧化钛进行铁掺杂改性研究,期望可以提高二氧化钛光催化剂的活性,扩展其对可见光的响应范围,提高催化光源的利用率。本文以Fe₂O₃为掺杂杂质,采用高能球磨法制备了纯纳米二氧化钛和掺铁离子(Fe³⁺)纳米二氧化钛粉末,以亚甲基兰作为目标降解物,利用紫外-可见分光光度计对二氧化钛光谱以及亚甲基兰溶液的吸光度进行了分析。结果表明,铁掺杂可以使二氧化钛的光谱吸收边红移,掺杂样品的吸收边红移量最大的与未经掺杂样品相比移动了近20nm,有利于对可见光的吸收;适量的掺杂可以使二氧化钛的光催化性能明显提高,本实验铁离子的最佳掺杂量为(Fe³⁺:TiO₂,质量比):0.1%,与未掺杂样品相比,光催化降解率提高了近20%。同时还对不同煅烧温度的二氧化钛光谱以及对亚甲基兰溶液的降解进行了研究,结果显示,温度对二氧化钛光谱吸收边及亚甲基兰溶液的降解率影响较大,本实验光谱吸收边最大是在500℃时,且此时降解率也最大。实验还研究了亚甲基兰初始浓度以及二氧化钛投放量对亚甲基兰溶液光催化降解的影响,结果显示当初始浓度为12mg/L、投放量为0.8g/L时,降解效果最好。