四价钛掺杂钴铁氧体纳米颗粒的光催化应用研究：机制、性能与降解效能

本综述系统探讨了四价钛（Ti4+）掺杂对钴铁氧体（CoFe2O4）纳米颗粒结构特性与光催化性能的调控机制。研究通过溶胶-凝胶自燃烧法成功合成钛掺杂钴铁氧体，并利用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、拉曼光谱（Raman）及BET比表面积分析等多维度表征手段，证实钛掺杂可有效调控晶胞参数、能带结构（1.85–2.29 eV）及表面活性，最终实现亚甲基蓝（MB）染料在阳光照射下87.81%的高效降解，为磁性可回收光催化剂设计提供新策略。

　　

Highlight

Material

采用高纯度硝酸盐前体：六水合硝酸钴（Co(NO₃)₂·6H₂O）、九水合硝酸铁（Fe(NO₃)₃·9H₂O）及钛酸正丁酯（Ti[O(CH₂)₃CH₃]₄），以甘氨酸为燃料，通过溶胶-凝胶自燃烧法合成钛掺杂钴铁氧体纳米颗粒。氨水溶液用于调节反应体系酸碱度（pH），最终获得具有光催化潜力的功能性纳米材料。

XRD analysis

X射线衍射（XRD）图谱显示，钛掺杂钴铁氧体（Co_1+xFe_2-2xTi_xO₄）在2θ范围为10°–80°内呈现典型立方尖晶石结构特征衍射峰：（220）、（311）、（400）、（422）、（511）及（440）晶面。衍射峰强度高且略宽，表明样品结晶性良好且粒径处于纳米尺度。钛掺杂未引起相变，但晶胞参数随掺杂量增加呈下降趋势，印证了钛离子成功掺入晶格。

Conclusion

钛掺杂钴铁氧体纳米颗粒通过溶胶-凝胶自燃烧法成功制备。X射线衍射（XRD）分析证实其具有单一立方尖晶石相（除x=0.05样品外）。所有结构参数均受钛掺杂显著影响。红外光谱显示两个特征吸收带，证实尖晶石结构完整性；拉曼光谱中五个活性振动模式（3T_2g + E_g + A_1g）进一步验证了尖晶石相形成。钛掺杂有效调控了光学带隙与磁性行为，使其在可见光驱动催化中表现出优异潜力。