Enhanced Photocatalytic Degradation by the Preparation of a Stable La-Doped FeTiO3 Photocatalyst: Experimental and DFT Study

化学 光催化 降级(电信) 兴奋剂 化学工程 核化学 有机化学 催化作用 凝聚态物理 计算机科学 电信 物理 工程类
作者
Xingrui Luo,Peng Zhu,Jinming Zeng,Tongxiang Liang,Qingqing Qiu
出处
期刊:Inorganic Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:63 (31): 14425-14437 被引量:9
标识
DOI:10.1021/acs.inorgchem.4c01526
摘要

The rapid photocarrier recombination limits the photocatalytic activity of iron titanate (FeTiO3) to be further improved. Developing novel approaches to inhibit the rapid recombination rate of the FeTiO3 photocatalysts is crucial for efficiently degrading pollutants in wastewater. Rare earth ions, with unique electron dispositions and large ion radii, could effectively inhibit photocarrier recombination. Herein, novel lanthanum (La)-doped FeTiO3 photocatalysts were designed and successfully synthesized. The photocatalytic performance of the 12 mol % La/FeTiO3 photocatalyst was superior in degrading tetracycline hydrochloride (TCH), methylene blue (MB), and brilliant blue (BB). These degradation rate constants (k) were 0.12358, 0.01357, and 0.03064 L mg-1 min-1, respectively, which were 12.83, 1.61, and 7.78 times that of pure FeTiO3. The photoelectronic tests and density functional theory (DFT) calculations revealed that the La 4f orbital forms an impurity energy level in the conduction band of FeTiO3. This level narrows the bandgap and acts as an electron acceptor, capturing photoexcited electrons and inhibiting the rapid recombination of photoexcited electron-hole pairs in FeTiO3. This work enhances the potential of FeTiO3 in the photocatalysis field and provides important insights into the efficient degradation of organic pollutants in wastewater.
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