超临界溶剂热流法合成钕/铁共掺杂钛酸锶纳米颗粒及其增强可见光光催化水体修复性能

《The Journal of Supercritical Fluids》：Supercritical Solvothermal Flow Synthesis of Nd/Fe Co-Doped SrTiO 3 Nanoparticles for Enhanced Visible-Light Photocatalytic Water Remediation

　　

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  快速合成STO和SNTFO纳米颗粒（约20?nm）。
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  掺杂策略降低了带隙，实现了可见光活性。
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  SNTFO的降解效率约为STO的5.5倍。
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  该合成方法在可扩展光催化水处理方面具有巨大潜力。

章节摘要

引言

超临界流体（SCFs）自20世纪90年代被采用以来，在材料科学领域发挥了变革性作用[1]。这些流体处于其临界温度和临界压力之上，展现出液体状密度和气体状输运特性的优异结合[2]，赋予其独特的可调性质，通过调节压力和温度，可以精确控制反应环境，如密度、黏度、扩散系数和表面能[3]。在

材料

SrTiO₃（STO）和Sr_0.95Nd_0.05Ti_0.95Fe_0.05O₃（SNTFO）粉末使用以下前驱体合成：钕(III)乙酰丙酮（Sigma-Aldrich）、铁(III)乙酰丙酮（Sigma-Aldrich）、醋酸锶水合物（AB）和钛酸异丙酯。溶解这些前驱体所用的溶剂为去离子水和绝对乙醇（Scharlau，> 99?wt %）。

STO和SNTFO的合成

STO和SNTFO粉末通过实验室规模的定制装置，采用超临界溶剂热流动法合成，如

结果与讨论

图2(a)和(b)分别展示了通过超临界溶剂热流动法合成的STO和SNTFO粉末的XRD图谱。XRD图谱显示出与JCPDS No. 35-0734一致的立方晶体结构[43]，表明合成粉末中不存在杂质相。Rietveld精修结果显示，STO和SNTFO均具有相同的晶格参数3.91??，表明Nd³⁺/Fe³⁺共掺杂并未导致晶胞产生任何可测量的变化

结论

本研究采用连续超临界溶剂热法合成了一种知名光催化剂STO，随后在A位和B位分别掺入Nd和Fe（5?wt %）。该方法是速度最快的合成路线之一，在实验室规模设备下实现了快速生产，纳米粉末产率约为1.5?g/h，粒径平均约为20?nm。XRD分析证实掺杂未改变SNTFO的晶胞参数。

CRediT作者贡献声明

Akshay Gaur：撰写–初稿、可视化、方法论、调查、资助获取、正式分析、数据整理、概念构思。Mario Maglione：撰写–审阅与编辑、可视化、验证、监督、方法论、调查、正式分析、数据整理、概念构思。Ashis Kumar Moharana：撰写–审阅与编辑、方法论、调查、正式分析、数据整理。Chirag Porwal：撰写–审阅与编辑、方法论、调查，

利益冲突声明

作者声明不存在已知的可能影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

作者衷心感谢印度-法国高级研究推广中心（IFCPAR）/法国-印度高级研究推广中心（CEFIPRA）使本研究得以进行。作者还感谢法国波尔多凝聚态化学研究所（ICMCB）的工作人员进行材料表征，以及印度曼迪理工学院先进材料研究中心（AMRC）的工作人员在顺利开展

Akshay Gaur|Chirag Porwal|Vishal Singh Chauhan|Mario Maglione|Ashis Kumar Moharana|Rahul Vaish|Cyril Aymonier