研究目的
制备并表征基于活性炭/二氧化钛的复合材料用于光催化水净化，重点研究活性炭/二氧化钛比例、水热处理和球磨对吸附能力和光催化活性的影响，以偶氮染料酸性橙7作为模型污染物。
研究成果
最佳AC/TiO2比例为0.23，在吸附与光催化氧化之间实现了平衡，使AO7总体去除率较纯TiO2提升一倍。水热处理影响甚微，而球磨会因相组成变化及碳中心自由基增多（这些自由基会清除电子并降低活性氧物种产量）导致光催化活性下降。
研究不足
该研究仅限于特定的商业材料（活性炭和TiO2 P25）以及单一模型污染物（AO7）。研磨过程可能引入影响结果的污染物（如铁离子）。其可扩展性及在不同水质条件下的实际应用尚未涉及。
1：实验设计与方法选择：
研究通过混合商用活性炭与TiO2（P25）不同比例制备AC/TiO2复合材料，部分样品经水热处理或球磨加工。采用XRD、BET和SEM进行表征。通过测量紫外照射下AO7的去除率评估光催化活性，利用暗反应校正吸附效应。使用EPR光谱检测活性氧物种。
2：样品选择与数据来源：
商用活性炭（Penta Chemical）和TiO2（P25，Evonik）作为原料，AO7（Sigma-Aldrich）为模型污染物。样品制备AC/TiO2比例范围0.07至0.7，部分样品经水热处理或球磨。
3：07至7，部分样品经水热处理或球磨。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包括高压釜（BR-100反应器，Berghof）、球磨机（Fritsch Pulverisette 23）、XRD（PANalytical X'Pert PRO）、SEM（日立S-4700）、BET分析仪（3Flex，Micromeritics）、粒径分析仪（MasterSizer 3000，马尔文仪器）、紫外-可见分光光度计（CE 2021，Cecil仪器）、EPR谱仪（EMX Plus，布鲁克）、UVA光源（Bluepoint LED，H?nle紫外技术）及UVX辐射计（UVP）。材料包含活性炭、TiO2 P25、AO7、DMPO和Tempol。
4：3）、XRD（PANalytical X'Pert PRO）、SEM（日立S-4700）、BET分析仪（3Flex，Micromeritics）、粒径分析仪（MasterSizer 3000，马尔文仪器）、紫外-可见分光光度计（CE 2021，Cecil仪器）、EPR谱仪（EMX Plus，布鲁克）、UVA光源（Bluepoint LED，H?nle紫外技术）及UVX辐射计（UVP）。材料包含活性炭、TiO2 PAODMPO和Tempol。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：复合材料通过AC与TiO2水相混合制备，部分样品在150°C、50 bar条件下水热处理12小时。球磨频率设定为30 s?1或50 s?1。通过滴涂法制备薄膜层。吸附等温线在黑暗环境中测量24小时。光催化活性测试于配备紫外灯的间歇式反应器中进行。EPR实验通过DMPO辐照悬浮液并测量光谱。
5：数据分析方法：
BET比表面积采用Brunauer-Emmett-Teller法计算。AO7浓度通过紫外-可见光谱测定。EPR光谱使用Winsim2002或EasySpin软件模拟，并以Tempol校准浓度。
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XRD
X'Pert PRO
PANanalytical
Used for X-ray diffraction analysis to determine phase composition of materials.
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SEM
S-4700
Hitachi
Used for scanning electron microscopy to analyze morphology and particle size.
-
Particle size analyzer
MasterSizer 3000
Malvern Instruments
Used for measuring particle size in aqueous suspensions by laser light scattering.
-
UV-vis spectrophotometer
CE 2021
Cecil Instruments
Used for measuring absorbance to determine AO7 concentration.
-
EPR spectrometer
EMX Plus
Bruker
Used for electron paramagnetic resonance spectroscopy to detect reactive oxygen species.
-
UVA source
Bluepoint LED
H?nle UV Technology
Used as a light source for UV irradiation in EPR experiments.
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Azo-dye
Acid Orange 7
Sigma-Aldrich
Used as a model pollutant for adsorption and photocatalytic oxidation studies.
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Spin trap
DMPO
Sigma-Aldrich
Used in EPR experiments to trap hydroxyl radicals.
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Calibration standard
Tempol
Sigma-Aldrich
Used as a calibration standard in EPR experiments.
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TiO2 powder
P25
Evonik
Used as the photocatalyst in composite materials for water purification.
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Active carbon
p.a.
Penta Chemical
Used as the adsorbent and support in composite materials.
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Autoclave
BR-100 Reactor
Berghof
Used for hydrothermal treatment of composites at high temperature and pressure.
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Mill
Pulverisette 23
Fritsch
Used for milling composite powders to reduce particle size.
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BET analyzer
3Flex
Micromeritics
Used for measuring adsorption isotherms of nitrogen to determine surface area.
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Radiometer
UVX
UVP
Used to measure irradiance of the UVA source.
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