DOI: 10.1039/d0ra10042k

开发高效的可见光催化剂是实现光催化在工业中实际应用的当务之急。五氧化二铌（Nb2O5）被认为是一种具有潜在吸引力的可见光催化降解有机污染物的候选材料。为了增强其光催化活性，采用静电纺丝法成功制备了具有不同Fe含量的Fe掺杂Nb2O5纳米纤维（Fe与Nb的摩尔比为0.005/1、0.01/1、0.03/1或0.05/1）。研究了所制备样品的结构特征、形态和光学性质。通过在可见光下降解罗丹明B（RhB）评估了样品的光催化活性。所有制备的铁掺杂Nb2O5纳米纤维对RhB溶液的降解活性均明显高于原始Nb2O5纳米纤维，在可见光下照射150min，纳米纤维（Fe:Nb=0.03/1）的最大降解率为98.4％。光催化降解速率符合拟一级方程，与Fe掺杂Nb2O5纳米纤维（Fe与Nb的摩尔比为0.03/1）或纯Nb2O5纳米纤维的反应速率常数分别为0.0282min-1和0.0019min-1。将Fe离子掺杂到纳米纤维中可增强可见光范围内的吸收，并减少光生电子-空穴对的复合，从而提高光催化活性。这些吸引人的特性表明，铁掺杂Nb2O5纳米纤维在未来解决污染问题方面具有巨大的应用潜力。

图1.静电纺丝装置示意图。

图2.（a）纯Nb2O5纳米纤维和Fe掺杂Nb2O5纳米纤维（0.005FeNb NFs，0.01FeNb NFs，0.03FeNb NFs和0.05FeNb NFs）的XRD图谱以及Nb2O5的标准XRD图谱（JCPDS 30-0873）。（b）纯Nb2O5纳米纤维和Fe掺杂Nb2O5纳米纤维（0.005FeNb NFs，0.01FeNb NFs，0.03FeNb NFs和0.05FeNb NFs）的拉曼光谱。

图3.（a和b）0.03FeNb NFs的SEM图像。（c）0.03FeNb NFs的TEM图像。（d-f）Nb、O和Fe的相应TEM映射分析。（g）（c）的相应EDX分析。（h）（c）的高倍TEM图像。

图4.（a）0.03FeNb NFs的XPS光谱概述及其（b）Fe 2p区域的XPS光谱。

图5.纯Nb2O5纳米纤维和Fe掺杂Nb2O5纳米纤维（0.005FeNb NFs，0.01FeNb NFs，0.02FeNb NFs，0.03FeNb NFs和0.05FeNb NFs）的紫外可见漫反射。

图6.（a）在可见光下不同催化剂对RhB的光催化降解性能。（b）在0.03FeNb NFs存在下，RhB随照射时间变化的吸收光谱。

图7.（a）Fe掺杂Nb2O5纳米纤维光催化剂的电荷分离和光催化活性的示意图。（b）在0.03FeNb NFs存在下去除RhB的自由基清除试验。（c）激发波长为325nm下纯Nb2O5 NFs和0.03FeNb NFs的PL光谱。

图8.0.03FeNb NFs光催化剂的可重复使用性。