研究目的
验证少量用作修饰剂的Fe、Co、Ga、Bi、W、Mo、V和Ni物种中，哪些TiO2基材料的特性对改变TiO2光活性起主导作用。
研究成果
铁物种及其他金属改性剂在二氧化钛合成过程中充当相组成调控剂（PCC），影响形貌与相组成（锐钛矿/金红石比例），从而显著提升光催化活性。铁掺杂具有负面效应，但低铁含量复合材料活性更优。该效应对多种金属物种具有普适性，其中锐钛矿/金红石比例是关键因素。改性剂通过结构改变而非直接催化作用间接影响活性。
研究不足
该研究仅限于特定的改性剂和合成条件（溶胶-凝胶法，煅烧温度最高达900°C）。少量改性剂可能不足以产生某些催化效果，且研究结果可能不适用于其他合成方法或改性剂。潜在的优化方向包括探索更广泛的改性剂和条件范围。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用溶胶-凝胶法合成经金属盐和氧化物改性的TiO?基材料。物化表征包括XRD、DRS、SEM、EPR、孔隙率测试及光电流测量。通过Azure B和邻苯二甲酸的光氧化实验评估光催化活性。
2：样品选择与数据来源：
样品制备采用修饰剂（Fe、Co、Ga、Bi、W、Mo、V、Ni），摩尔比M:Ti为0.01-0.50%，在450、600或900°C下煅烧。
3：01-50%，在600或900°C下煅烧。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包括Rigaku MiniFlex 600衍射仪、岛津UV-3600分光光度计、Micromeritics ASAP 2020仪器、Autolab PGSTAT302N电化学工作站、布鲁克Elexsys E-500光谱仪、珀金埃尔默LS55荧光仪、XBO-150氙灯。材料包括异丙醇钛(IV)、多种金属盐和氧化物、异丙醇、水、KNO?、邻苯二甲酸、Azure B。
4：实验步骤与操作流程：
合成过程包括将Ti(i-OPr)?加入修饰剂溶液/悬浮液、搅拌、60°C干燥、研磨、煅烧。表征包括XRD进行物相分析、DRS分析光谱特性、SEM观察形貌、EPR研究电子结构、孔隙率测试比表面积、光电流测量催化效率。光催化测试通过氙灯照射悬浮液并监测降解/羟基化速率。
5：数据分析方法：
数据分析包括从XRD计算物相组成、BET法测定比表面积、动力学模型计算速率常数（TA采用准零级反应、AB采用一级反应）、以及关系相关性系数。
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获取完整内容-
X-ray diffractometer
MiniFlex 600
Rigaku
Recording X-ray diffraction patterns for phase analysis of materials.
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UV-Vis spectrophotometer
UV-3600
Shimadzu
Collecting diffuse reflectance spectra in the range of 250-800 nm for spectral analysis.
-
Potentiostat
PGSTAT302N
Autolab
Conducting photoelectrochemical measurements for photocurrent generation analysis.
-
EPR spectrometer
Elexsys E-500
Bruker
Performing electron paramagnetic resonance measurements at room temperature for electronic structure analysis.
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Fluorimeter
LS55
Perkin-Elmer
Monitoring formation of hydroxyterephthalic acid by collecting emission spectra during photocatalytic tests.
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Nitrogen adsorption-desorption instrument
ASAP 2020
Micromeritics
Measuring nitrogen adsorption-desorption isotherms at 77 K for surface area and pore volume analysis.
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Xenon lamp
XBO-150
Instytut Fotonowy
Providing irradiation for photoelectrochemical and photocatalytic tests.
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