研究目的
研究ZrO2改性对CuO修饰TiO2纳米颗粒光催化活性的影响,重点探讨Zr分布对表面位点及性能的作用。
研究成果
锆改性通过覆盖金红石表面位点、防止有害的铜-金红石相互作用并促进有益的铜-锐钛矿相互作用,在高铜负载下改善了铜改性二氧化钛的机械性能和光催化活性,从而增强了太阳光下的染料降解效果。
研究不足
该研究仅限于特定的金属负载量(铜最高0.5 mol%,锆为1 mol%)和一种TiO2(P25)。这些机制可能不适用于其他改性剂或TiO2晶相。实验误差包括光活性测量精度±3%以及样品制备过程中可能存在的差异。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用溶胶-凝胶法和浸渍法,用铜和锆物种对TiO2(Aeroxide? Degussa P25)进行改性。在模拟太阳光照射下,通过活性蓝19染料降解测试其光催化活性。表征手段包括XRD、EXAFS、XANES、STEM、EDX、表面酸度滴定和机械硬度测试。
2:样品选择与数据来源:
以商业TiO2 P25为基材,制备了不同摩尔百分比的Cu(0.05、0.1、0.5)和Zr(1摩尔%)样品,包括双改性样品。数据来源于实验测量和同步辐射设施。
3:5)和Zr(1摩尔%)样品,包括双改性样品。数据来源于实验测量和同步辐射设施。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括X射线衍射仪(MiniFlexBenchtop 300/600)、紫外-可见分光光度计(Perkin Elmer)、TOC分析仪(multi N/C 3100,Analytik Jena)、STEM显微镜(JEOL JEM 2100)、EDX探测器(X-Max80,OXFORD)、太阳光模拟器(Suntest XLS+,Atlas)和硬度测试仪(ELCOMETER 501)。材料包括TiO2 P25、乙酰丙酮铜、四丁氧基锆、乙醇、乙酰丙酮、正丁胺、Hammett指示剂和RB19染料。
4:0)、紫外-可见分光光度计(Perkin Elmer)、TOC分析仪(multi N/C 3100,Analytik Jena)、STEM显微镜(JEOL JEM 2100)、EDX探测器(X-Max80,OXFORD)、太阳光模拟器(Suntest XLS+,Atlas)和硬度测试仪(ELCOMETER 501)。材料包括TiO2 P乙酰丙酮铜、四丁氧基锆、乙醇、乙酰丙酮、正丁胺、Hammett指示剂和RB19染料。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:光催化剂通过将金属前驱体溶解于乙醇中,加入螯合剂和水,与TiO2混合,干燥、煅烧和研磨制备。光催化测试包括超声处理、暗平衡、照射和浓度测量。表征步骤包括XRD测定晶体结构、EXAFS/XANES测定局部结构、STEM观察形貌、EDX分析成分、酸度滴定和硬度测试。
5:数据分析方法:
使用Rietveld精修分析XRD数据,Demeter(IFEFFIT)和FEFF6分析EXAFS/XANES数据,Scherrer公式计算晶粒尺寸,络合滴定法测定铜负载量,EDX测定锆负载量,统计方法分析光催化活性和酸度测量结果。
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multi N/C 3100
Analytik Jena
Determining total organic carbon content
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STEM microscope
JEM 2100
JEOL
Acquiring scanning transmission electron micrographs
-
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X-Max80
OXFORD
Energy dispersive X-ray analysis for composition
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X-ray diffractometer
MiniFlexBenchtop 300/600
Identifying crystal structures of TiO2 samples
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UV/Vis spectrophotometer
Perkin Elmer
Determining concentration of RB19 dye
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Solar simulator
Suntest XLS+
Atlas
Simulating solar irradiation for photocatalytic tests
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Hardness tester
ELCOMETER 501
Evaluating mechanical stability of films using pencil test
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NANOpure water system
Barnstead
Producing deionized water for experiments
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