研究目的
研究在紫色LED光照和阳光下使用Cu-S共掺杂TiO2/SiO2和TiO2/SiO2/Fe3O4核壳纳米复合材料对双氯芬酸进行光催化降解，并优化操作参数以实现最大效率。
研究成果
合成的Cu-S共掺杂TiO2/SiO2和TiO2/SiO2/Fe3O4纳米复合材料在紫光LED和太阳光照射下均表现出高效的双氯芬酸降解光催化活性，在最佳条件下降解率可达99.56%。该研究证实了掺杂和核壳结构对提升光催化性能的有效性。
研究不足
该研究未涉及光催化剂在持续使用下的长期稳定性，也未探讨光催化降解过程中可能产生的有毒副产物。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用溶胶-凝胶法合成Cu-S共掺杂TiO?/SiO?和TiO?/SiO?/Fe?O?纳米复合材料，在紫色LED光和太阳光下评估其光催化活性。
2：样品选择与数据来源：
以双氯芬酸为模型污染物，通过XRD、BET、BJH、DRS-UV/Vis、PL、FESEM、EDX、TEM、XPS和VSM分析对样品进行表征。
3：实验设备与材料清单：
使用正钛酸四丁酯（TBOT）、无水乙醇、乙酰丙酮、硫脲、硝酸铜、60号硅胶、Fe?O?纳米颗粒和双氯芬酸钠钠。设备包括Seifert 3003 PTS X射线衍射仪、MIRA3 TESCAN-XMU场发射扫描电子显微镜、Philips CM30透射电子显微镜、Avantes Avaspec-2048-TEC分光光度计、Cary Eclipse光谱仪、Belsorp mini II、PHI 5000 C ESCA系统和Varian Cary 300 UV/Vis分光光度计。
4：实验步骤与操作流程：
合成过程包括混合前驱体、调节pH值、添加掺杂剂与硅胶或Fe?O?、凝胶形成、干燥和煅烧，在优化条件下进行光催化降解实验。
5：数据分析方法：
采用中心复合设计进行优化，使用Design Expert软件（7.0.0版）分析数据。
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Tetrabutyl orthotitanate
TBOT
Merck
Precursor for Titania in the synthesis of photocatalysts
-
Absolute ethanol
Merck
Solvent in the synthesis process
-
Acetyl acetone
Merck
Chelating agent in the sol-gel synthesis
-
Thiourea
CH4N2S
Merck
Source of sulfur for doping TiO2
-
Copper nitrate
Cu(NO3)2
Merck
Source of copper for doping TiO2
-
Silica gel 60
70–230 mesh
Merck
Enhances the specific surface area and prevents phase transition of TiO2
-
Fe3O4 nanoparticles
Sigma-Aldrich
Core material for creating magnetically separable photocatalyst
-
Seifert 3003 PTS X-ray diffractometer
Characterization of the prepared catalyst
-
MIRA3 TESCAN-XMU field emission scanning electron microscope
Determination of the morphology of the photocatalysts
-
Philips CM30 transmission electron microscope
Conduction of TEM images
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Avantes Avaspec-2048-TEC spectrophotometer
Measurement of diffuse reflectance UV/Vis spectra
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Cary Eclipse spectrometer
Recording of photoluminescence spectra
-
Belsorp mini II
Measurement of N2 adsorption and desorption isotherms
-
PHI 5000 C ESCA System
X-ray photoelectron spectroscopy measurements
-
Varian Cary 300 UV/Vis spectrophotometer
Analysis of the concentrations of the solutions
-
Hach DR5000 spectrophotometer
Determination of total organic carbon of the samples
-
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