In this study, self-assembled ultrafine nanoclusters of Fe2O3 supported with defective Fe-doped ZnO nanoparticles (NPs) prepared via calcination of a Fe/Zn precursor in the presence of deep eutectic solvents (DES) complex. During the calcination process, surface defects are generated through the decomposition of Fe/Zn precursor with DES complex, simultaneously crystallinity of catalysts improved. The hexagonal wurtzite structure of ZnO NPs is retained after the incorporation of Fe atoms into the ZnO crystal lattice. Notably, the particle size is reduced from 32 to 22 nm after Fe incorporation due to alterations in the nucleation center in the DES. Electron paramagnetic resonance analysis reveals a broad peak at a g value of 2.0, attributed to Fe3+ atoms doped into ZnO matrix. These doped Fe3+ atoms create additional active sites on the surface of NPs, leading to an extended photoluminescence lifetime of the Fe2O3/ZnO nanocomposite. Consequently, the optimized Vo-Fe/ZnO nanocomposite achieves a 95 % removal efficiency for Rhodamine B (RhB) degradation with a rate constant (k) of 0.0755 min−1. Additionally, nanocomposite shows visible light photo-Fenton activity for RhB degradation with k of 0.0069 min−1.

中文翻译：

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ZnO 纳米颗粒中 Fe 掺入和氧空位的调节用于光催化降解罗丹明 B


在这项研究中，通过在深共晶溶剂 （DES） 配合物存在下通过 Fe/Zn 前驱体煅烧制备的缺陷 Fe/Zn 纳米颗粒 （NPs） 负载的 Fe2O3 自组装超细纳米团簇。在煅烧过程中，Fe/Zn 前驱体与 DES 络合物分解产生表面缺陷，同时提高催化剂的结晶度。ZnO NPs 的六方纤锌矿结构在 Fe 原子掺入 ZnO 晶格后得以保留。值得注意的是，由于 DES 中成核中心的改变，Fe 掺入后粒径从 32 nm 减小到 22 nm。电子顺磁共振分析显示，在 g 值为 2.0 处有一个宽峰，这归因于掺杂到 ZnO 基体中的 Fe3+ 原子。这些掺杂的 Fe3+ 原子在 NP 表面产生额外的活性位点，从而延长了 Fe2O3/ZnO 纳米复合材料的光致发光寿命。因此，优化的 Vo-Fe/ZnO 纳米复合材料实现了 95% 的罗丹明 B （RhB） 降解去除效率，速率常数 （k） 为 0.0755 min-1。此外，纳米复合材料显示出可见光光 - Fenton 活性 RhB 降解，k 为 0.0069 min-1。