Synergistic Mn/N/F Tri-Doped TiO<sub>۲</sub> Nanoparticles: Bandgap Narrowing and Defect Passivation for Solar-Driven Pollutant Degradation
سال انتشار: 1404
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 63
فایل این مقاله در 11 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد
- صدور گواهی نمایه سازی
- من نویسنده این مقاله هستم
استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:
شناسه ملی سند علمی:
JR_IJCCE-44-12_002
تاریخ نمایه سازی: 10 آذر 1404
چکیده مقاله:
The persistent challenge of organic pollutant remediation demands efficient solar-driven photocatalysts. Titanium dioxide (TiO۲), though widely used, suffers from a wide bandgap (~۳.۲ eV), limiting activity to UV light and rapid charge recombination. This study introduces a tri-doped TiO۲ system (Mn/N/F- TiO۲) to overcome these limitations. Nitrogen doping narrows the bandgap via localized states above the valence band, enabling visible-light absorption (۴۰۰–۶۵۰ nm). Manganese introduces mid-gap Mn³⁺/Mn²⁺ redox states, suppressing charge recombination by trapping electrons. Fluorine passivates surface defects, stabilizes the anatase lattice, and enhances hydrophilicity for improved charge transfer. Characterization via XRD, XPS, BET, and DFT confirms homogeneous dopant incorporation, reduced crystallite size (۱۴.۳ nm), and optimized mesoporosity (surface area = ۱۱۸ m۲/g, pore volume = ۰.۳۵ cm۳/g). The tri-doped catalyst achieves ۹۸% methylene blue degradation under visible light in ۱۲۰ min—surpassing single/dual-doped counterparts. The enhanced performance stems from synergistic effects: extended carrier lifetimes and efficient charge separation. By balancing bandgap engineering, defect passivation, and structural stability, this work establishes a multi-dopant design framework for TiO۲ photocatalysts. The findings advance scalable solar-driven technologies, offering solutions for wastewater treatment, self-cleaning surfaces, and sustainable photocatalysis, bridging the gap between lab-scale innovation and practical environmental applications.
کلیدواژه ها:
نویسندگان
Pouya Jafari
Color & Polymer Research Center (CPRC), Amirkabir University of Technology, Tehran ۱۵۹۱۶۳۴۳۱۱, I.R. IRAN
Ali Sabbagh Alvani
Color & Polymer Research Center (CPRC), Amirkabir University of Technology, Tehran ۱۵۹۱۶۳۴۳۱۱, I.R. IRAN
Hassan Sameie
Color & Polymer Research Center (CPRC), Amirkabir University of Technology, Tehran ۱۵۹۱۶۳۴۳۱۱, I.R. IRAN
مراجع و منابع این مقاله:
لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :