研究目的
采用脉冲激光沉积技术在氮气/甲烷氛围中制备氮铁共掺杂二氧化钛薄膜，并研究其合成、结构、光学及光催化性能。
研究成果
研究表明，在550°C下合成的、氧化铁含量为5%的氮铁共掺杂二氧化钛薄膜，在紫外光和可见光下均表现出最高的光催化活性。Ti-N键和Fe-N键的存在，以及Ti-O-Fe片段的最佳含量，是光催化性能提升的原因。这些薄膜显示出显著的带隙变窄和高效的光生电荷分离。
研究不足
该研究的局限性在于XRD测量所用设备的灵敏度可能无法检测低结晶度相。此外，光催化活性仅在特定条件（紫外和可见光照射）下测试，且薄膜性能的可重复性可能随不同合成参数而变化。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用脉冲激光沉积（PLD）技术在氮气/甲烷（N2/CH4）（5:1）混合气体、1毫巴压强条件下制备氮铁共掺杂二氧化钛薄膜。薄膜沉积于450或550°C的玻璃基底上。
2：样品选择与数据来源：
使用含不同质量浓度（2.5、5和10 wt%）Fe2O3或Fe3O4的氧化铁-二氧化钛复合靶材。通过SEM、EDS、XRD、拉曼光谱、XPS和光催化活性测试对薄膜进行表征。
3：5和10 wt%）Fe2O3或Fe3O4的氧化铁-二氧化钛复合靶材。通过SEM、EDS、XRD、拉曼光谱、XPS和光催化活性测试对薄膜进行表征。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：PLD实验采用工作频率20 Hz的KrF*准分子激光器（λ=248 nm，τFWHM=25 ns）。其他设备包括FEI Inspect S扫描电子显微镜、Rigaku Ultima IV衍射仪、JASCO NRS-7200拉曼显微镜、ESCALAB Xi+ XPS系统及Lambda 35紫外-可见分光光度计。
4：实验流程与操作步骤：
PLD实验在不锈钢反应腔室内进行，激光束以45°角照射靶材表面。对薄膜的形貌、元素组成、物相结构及光催化活性进行表征分析。
5：数据分析方法：
XPS光谱数据通过Casa XPS软件分析，光催化活性通过毒性重铬酸根离子的还原反应进行评估。
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获取完整内容-
Lambda 35 UV–VIS spectrophotometer
Lambda 35
PerkinElmer
Used to monitor the change of dichromate ions concentration during photocatalytic activity tests.
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KrF* excimer laser
λ = 248 nm and τFWHM = 25 ns
Used for pulsed laser deposition (PLD) technique to synthesize nitrogen and iron co-doped titania films.
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FEI Inspect S scanning electron microscope
FEI
Used for investigating the surface morphology of iron oxide-based TiO2 coatings.
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Rigaku Ultima IV diffractometer
Rigaku
Used for XRD measurements to analyze the phase of the films.
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JASCO NRS-7200 Raman microscope
JASCO
Used for Raman investigations to detect crystalline phases in the films.
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ESCALAB Xi+
Thermo SCIENTIFIC Surface Analysis
Used for XPS measurements to analyze the surface chemical composition and oxidation state.
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