铁浓度对NB2O5性能的影响及其可能的光催化应用

Edwin Alberto Murillo Ruíz, Angela Mercedes Raba Páez, Miryam Rincón Joya
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En las muestras precalcinadas el análisis térmico permitió establecer el comportamiento del porcentaje de pérdida de peso en función de la temperatura. Se compararon los resultados obtenidos para el óxido no dopado con los del Nb2O5 dopado con Fe para analizar sus propiedades cristalinas. Los difractogramas del Nb2O5 dopado con Fe al 2,5% y 5%, sometido a 700°C, fueron similares al del Nb2O5 no dopado indicando que el Nb fue sustituido por el Fe y, por lo tanto, no se presentan variaciones considerables en la estructura del óxido. El tamaño de cristalito de las partículas nanoestructuradas de Nb2O5 dopado con Fe se incrementó en todos los casos, cuando la temperatura de sinterización se incrementó de 600°C a 700°C. La energía de banda gap del Nb2O5:Fe disminuyó con el incremento de la temperatura para las concentraciones de 2,5% y 5%. El valor del SBET aumentó con el incremento de la concentración de hierro. 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摘要

目前正在开发应用于光催化的低能带隙化合物。选择五氧化二铌与铁掺杂,以建立其结构、表面和光学性质与可能的光催化应用之间的关系。采用Pechini法制备了掺杂Fe(2.5%、5%和10%,重量百分比)的Nb2O5粉末,为Nb2O5:Fe颗粒的形成建立了合适的合成条件。粉末在600℃和700℃空气中烧结2 h,然后用热重分析、xrd、sem、紫外-可见漫反射光谱和BET法进行检测。在预煅烧样品中,热分析允许确定失重百分比作为温度的函数。对未掺杂的氧化物和掺杂Fe的Nb2O5进行了比较,分析了其晶体性能。在700℃下,掺杂2.5%和5% Fe的Nb2O5的衍射图与未掺杂的Nb2O5相似,表明Nb被Fe取代,因此氧化物结构没有明显变化。在所有情况下,当烧结温度从600℃提高到700℃时,掺杂Fe的Nb2O5纳米结构颗粒的晶粒尺寸都增加了。Nb2O5:Fe的带隙能随温度的升高而降低,浓度分别为2.5%和5%。当铁浓度增加时,SBET值增加。样品Nb2O5:Fe5%,在700°C下煅烧,其Eg约为2.69 eV,结构和表面特征使其有希望进行光催化性能测试。
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Actualmente, se busca desarrollar compuestos de energía de banda gap baja para ser aplicados en fotocatálisis. Se eligió dopar el pentóxido de niobio con hierro con el fin de establecer la relación entre sus propiedades estructurales, superficiales y ópticas, y posibles aplicaciones fotocatalíticas. Se prepararon polvos de Nb2O5 dopados con Fe (al 2,5%, 5% y 10%, porcentaje en peso) por el método Pechini, buscando establecer las condiciones de síntesis apropiadas para la conformación de partículas de Nb2O5:Fe. Los polvos fueron sinterizados a 600°C y 700°C por 2 h en aire y posteriormente fueron examinados por TGA, DRX, MEB, espectroscopía de reflectancia difusa UV-vis y por el método BET. En las muestras precalcinadas el análisis térmico permitió establecer el comportamiento del porcentaje de pérdida de peso en función de la temperatura. Se compararon los resultados obtenidos para el óxido no dopado con los del Nb2O5 dopado con Fe para analizar sus propiedades cristalinas. Los difractogramas del Nb2O5 dopado con Fe al 2,5% y 5%, sometido a 700°C, fueron similares al del Nb2O5 no dopado indicando que el Nb fue sustituido por el Fe y, por lo tanto, no se presentan variaciones considerables en la estructura del óxido. El tamaño de cristalito de las partículas nanoestructuradas de Nb2O5 dopado con Fe se incrementó en todos los casos, cuando la temperatura de sinterización se incrementó de 600°C a 700°C. La energía de banda gap del Nb2O5:Fe disminuyó con el incremento de la temperatura para las concentraciones de 2,5% y 5%. El valor del SBET aumentó con el incremento de la concentración de hierro. La muestra Nb2O5:Fe5%, calcinada a 700°C, presentó una Eg de aproximadamente 2,69 eV y características estructurales y superficiales que la hacen promisoria para pruebas de desempeño fotocatalítico.
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