Abstract Transition metal ions (Ag+, Cu2+, and Ni2+) doped and undoped TiO2 nanoparticles (NPs) were synthesized via cost effective sol-gel method with 1.0 wt% dopant concentration. The microstructure and chemical compositions of these NPs were examined using various techniques such as x-ray diffractometry, field emission scanning electron microscopy, high-resolution transmission electron microscopy, Fourier transform infrared and absorption and photoluminescence (PL) spectroscopy. The average size of the NPs is in the range of 10–20 nm and lattice spacing is 0.36 nm corresponding (101) plane. The absorption and photoluminescence (PL)-excitation spectra of metal-doped TiO2 NPs are shifted to the longer wavelength region, which indicates reduced bandgap than the bare TiO2 NPs. The absorption and PL spectra of methylene blue (MB) in the presence of undoped and metal ions doped TiO2 NPs show dramatic changes upon UV-irradiation. The absolute absorption intensity reduced entirely and the solution of MB became colorless in the presence of UV irradiation. The PL of the degraded dye exhibits a new band in the shorter wavelength region, which has a multi-exponential decay function and an increased average PL lifetime. Among all the samples, Cu2+ ions-doped TiO2 NPs shows the superior photocatalytic activity for the degradation of dye and followed pseudo-first-order kinetics.

中文翻译：

---

用于降解有机染料的过渡金属离子增强的光诱导催化活性的二氧化钛纳米颗粒：吸收和光致发光光谱

摘要 过渡金属离子（Ag+、Cu2+ 和 Ni2+）掺杂和未掺杂的 TiO2 纳米粒子 (NPs) 通过成本有效的溶胶-凝胶法合成，掺杂剂浓度为 1.0 wt%。使用各种技术检查这些纳米颗粒的微观结构和化学成分，例如 X 射线衍射、场发射扫描电子显微镜、高分辨率透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱以及吸收和光致发光 (PL) 光谱。纳米颗粒的平均尺寸在 10-20 nm 范围内，晶格间距为 0.36 nm，对应的（101）面。金属掺杂的 TiO2 NPs 的吸收和光致发光 (PL) 激发光谱移到更长的波长区域，这表明带隙比裸 TiO2 NPs 减小。在未掺杂和金属离子掺杂的 TiO2 NPs 存在下，亚甲基蓝 (MB) 的吸收和 PL 光谱在紫外线照射下显示出显着的变化。在紫外线照射下，绝对吸收强度完全降低，MB 溶液变为无色。降解染料的 PL 在较短波长区域显示出新的波段，具有多指数衰减功能和增加的平均 PL 寿命。在所有样品中，Cu2+ 离子掺杂的 TiO2 NPs 对染料的降解表现出优异的光催化活性，并遵循准一级动力学。降解染料的 PL 在较短波长区域显示出新的波段，具有多指数衰减功能和增加的平均 PL 寿命。在所有样品中，Cu2+ 离子掺杂的 TiO2 NPs 对染料的降解表现出优异的光催化活性，并遵循准一级动力学。降解染料的 PL 在较短波长区域显示出新的波段，具有多指数衰减功能和增加的平均 PL 寿命。在所有样品中，Cu2+ 离子掺杂的 TiO2 NPs 对染料的降解表现出优异的光催化活性，并遵循准一级动力学。