可见光激活的TiO2/ZnO-壳聚糖催化剂降解亚甲基蓝染料：实验研究与人工神经网络预测模型

本文推荐：研究通过酸性混合法开发了TiO2/ZnO/壳聚糖（CS）三元复合光催化剂，解决了TiO2纳米颗粒的紫外光依赖性、宽禁带和电子-空穴复合快等问题。该复合材料禁带宽度降至2.63 eV，可见光下90分钟内实现近完全降解亚甲基蓝（MB），且循环使用效率达89%。结合人工神经网络（ANN）模型优化，为低成本可持续染料降解提供了新策略。

　　

Highlight

可见光激活的TiO₂/ZnO-壳聚糖（CS）复合催化剂通过酸性混合法合成，展现出协同效应：禁带宽度降至2.63 eV，光致发光减弱表明电荷分离效率提升。1:2:1配比下，90分钟内实现亚甲基蓝（MB）近完全降解，四次循环后效率仍达89%。人工神经网络（ANN）模拟验证了其可持续染料降解潜力。

Morphology and structure analysis

扫描电镜（SEM）显示TiO₂/ZnO/CS表面粗糙且颗粒分布不均（图1）。能谱（EDX）证实元素均匀分布，X射线衍射（XRD）揭示锐钛矿TiO₂和六方ZnO的晶相共存。傅里叶红外光谱（FTIR）检测到–OH和–NH₂基团，X射线光电子能谱（XPS）验证了Ti–O–Zn键的形成。

Conclusion

TiO₂/ZnO/CS纳米复合物通过酸性混合法成功制备，禁带宽度优化至2.63 eV。表征技术证实CS的掺入增强了染料吸附，ZnO的加入显著抑制电子-空穴复合。可见光下高效降解MB，ANN模型为实际应用提供了可靠预测工具。