研究目的
研究通过向纳米晶二氧化钛（TiO2）中掺杂稀土金属铒（Er）来增强光催化和光伏应用。
研究成果
将铒掺杂到二氧化钛纳米颗粒中，通过降低电荷复合、增强染料吸附能力以及加速光电子注入，从而提升光催化和光伏性能。该研究表明，铒掺杂二氧化钛在提高太阳能电池效率及有机污染物光催化降解方面具有潜力。
研究不足
该研究聚焦于低浓度铒掺杂（最高1.5%）及其对二氧化钛性能的影响，未探究更高掺杂浓度及其效应，也未研究不同环境条件下的光催化与光伏性能。
1：实验设计与方法选择
本研究采用溶胶-凝胶法制备TiO2纳米颗粒（TNPs）和Er3+@TNPs，通过XRD、FTIR、SEM、AFM、TEM、荧光光谱及UV-DRS等技术表征其结构、形貌和光学特性。
2：样品选择与数据来源
样品包含不同铒掺杂浓度的TNPs和Er3+@TNPs，采用紫外-可见分光光度计在可见光照射下以亚甲基蓝（MB）染料评估光催化活性。
3：实验设备与材料清单
所用设备包括X射线粉末衍射仪（X’pert PRO-Analytical, Philips）、扫描电子显微镜（SEM: JEOL JSM 6610LV）、原子力显微镜（AFM-AGILENT-N 9410A-5500）、透射电子显微镜（TEM CM-200）、傅里叶红外光谱仪（Avatar 330系列FTIR）及紫外漫反射光谱仪（Varian/carry 5000）。
4：实验流程与操作步骤
通过溶胶-凝胶法制备后经干燥和热处理，光催化活性测试在可见光照射下进行，染料敏化太阳能电池（DSSCs）采用刮涂法制备。
5：数据分析方法
数据分析包含XRD图谱解析、FTIR光谱分析、SEM与TEM图像分析、UV-DRS带隙计算及光催化降解速率计算。
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获取完整内容-
Scanning electron microscope
JSM 6610LV
JEOL
Observation of morphology and structure of the TNPs and Er3+@TNPs
-
Atomic force microscope
AGILENT-N 9410A-5500
Agilent
Observation of morphology and structure of the TNPs and Er3+@TNPs
-
X-ray powder diffractometer
X’ pert PRO-Analytical
Philips
Phase identification of the prepared materials
-
Transmission electron microscopy
CM-200
Observation of morphology and structure of the TNPs and Er3+@TNPs
-
Fourier infrared spectroscopy
Avatar 330 series FTIR
Characterization of functional groups of TNPs and Er3+@TNPs
-
Ultraviolet diffuse reflectance spectroscopy
Varian/carry 5000
Varian
Investigation of optical property of the TNPs and Er3+@TNPs
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