研究目的
研究H2和CO2生成过程中形貌与活性的关系、表面羟基密度、活性氧物种（?OH和?O2-）产生与光催化活性之间的关联，以及半导体畴界面处的电荷分离效应，进而提升具有管状形貌的TiO2锐钛矿相和钛酸钠材料的光催化活性。
研究成果
研究表明，钛酸钠的管状形态比母体锐钛矿具有显著更高的比表面积，这有利于光催化应用。表面羟基密度随管状形态的发展而降低，从而影响活性氧物种的产生和光催化活性。锐钛矿与钛酸钠相界面处的电荷分离显著提升了光催化效率。研究结果表明，优化不同晶相间的界面并增加比表面积是提高光催化性能的关键策略。
研究不足
该研究强调了与钛酸钠纳米管合成及表征相关的技术限制，包括需要精确控制水热条件以实现理想的形貌和表面特性。研究还指出，在半导体畴界面处的电荷分离过程存在优化潜力，可进一步提升光催化活性。
1：实验设计与方法选择
该方法涉及对结晶二氧化钛（锐钛矿型）进行微波辅助碱性水热处理以合成钛酸钠样品。在模拟太阳光AM 1.5条件下，测量了钛酸钠样品和参照锐钛矿型TiO2的甲醇重整光催化活性。
2：样品选择与数据来源
样品制备过程为将TiO2分散于NaOH溶液后，在135°C下进行不同时间的微波处理。通过SEM、TEM、XRD、XPS、FTIR和UV-Vis光谱对样品进行表征。
3：实验设备与材料清单
微波反应器（Anton Paar, Monowave 300）、场发射扫描电镜（Jeol 7600F）、透射电镜（Jeol 2100）、Rigaku Ultima IV衍射仪、Micromeritics ASAP 2020全自动气体吸附系统、VG ESCA 3 MK II XPS装置、Nicolet 6700傅里叶变换红外光谱仪、珀金埃尔默Lambda 35分光光度计、Peccell-L01模拟太阳光源、Buck Scientific 910气相色谱仪、Jasco FP-6500荧光分光光度计。
4：实验流程与操作步骤
将反应混合物在135°C的微波反应器中处理不同时间，经洗涤干燥后制得样品。光催化测试通过将光催化剂分散于水/甲醇混合液并在模拟太阳光下进行，利用气相色谱监测反应产物。
5：数据分析方法
采用Rigaku的PDXL Hybrid/Search算法分析XRD数据，使用Spectral Data Processor v2.3处理XPS谱图，通过Tauc法计算光学带隙，通过监测H2和CO2产量评估光催化活性。
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获取完整内容-
Microwave reactor
Monowave 300
Anton Paar
Used for the hydrothermal synthesis of sodium titanate samples.
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FE-SEM
Jeol 7600F
Jeol
Used for investigating the morphology of sodium titanate nanotubes.
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TEM
Jeol 2100
Jeol
Used for transmission electron microscopy analysis of samples.
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X-ray diffractometer
Rigaku Ultima IV
Rigaku
Used for collecting X-ray powder diffraction data.
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UV-Vis spectrophotometer
Perkin Elmer Lambda 35
Perkin Elmer
Used for diffuse reflectance UV-Vis spectra measurements.
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Gas chromatograph
Buck Scientific 910
Buck Scientific
Used for monitoring the composition of carrier gas during photocatalytic tests.
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Spectrofluorometer
Jasco FP-6500
Jasco
Used for measuring the intensity of fluorescence at 515 nm for λex = 303 nm.
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Automated gas sorption system
ASAP 2020
Micromeritics
Used for recording nitrogen sorption isotherms at -196°C.
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XPS installation
VG ESCA 3 MK II
VG
Used for X-ray photoelectron spectroscopy measurements.
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FT-IR spectrophotometer
Nicolet 6700
Nicolet
Used for obtaining infrared spectra of the samples.
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Simulated solar light source
Peccell-L01
Peccell
Used as a light source for photocatalytic tests.
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