研究目的
通过向β-Ga2O3骨架中掺杂过渡金属离子（M=V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu），研究其在可见光照射下用于光催化CO2还原的应用。
研究成果
通过溶胶-凝胶法制备了有效过渡金属离子取代的β-Ga2O3光催化剂，以增强β-Ga2O3在可见光照射下对CO2光还原的光催化性能。Fe3+、Co2+和Ni2+显著提高了光催化活性，负载Ag后反应性能提高了2~3倍。Ag/β-Ga2O3:Ni催化剂在30°C下表现出显著的活性，CO产率为24.6 μmol/h，H2产率为13.1 μmol/h，CO生成的选择性超过65.3%。
研究不足
该研究未讨论合成方法的可扩展性，也未评估使用银等贵金属作为助催化剂的经济可行性。
1：实验设计与方法选择
本研究采用溶胶-凝胶法合成了一系列掺杂过渡金属离子的β-Ga2O3材料，在可见光照射下评估其光催化还原CO2与H2O生成CO和H2的性能。
2：样品选择与数据来源
以β-Ga2O3和过渡金属化合物为起始原料，过渡金属掺杂量为2 mol%。
3：实验设备与材料清单
氧化镓(β-Ga2O3)、过渡金属化合物(NH4VO3、Cr(NO3)3·9H2O、Mn(CH3COO)2·4H2O、Fe(NO3)3·9H2O、Co(NO3)2·6H2O、Ni(NO3)2·6H2O、Cu(NO3)2·3H2O)、浓硝酸、氨水、柠檬酸、硝酸银、甲醇。
4：实验步骤与操作流程
通过溶胶-凝胶法制备β-Ga2O3:M催化剂，采用典型光沉积法负载1.0 wt.%的Ag助催化剂进行贵金属修饰。
5：数据分析方法
通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对催化剂进行表征，在可见光照射下评估其光催化还原CO2与H2O生成CO和H2的性能。
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Field emission scanning electron microscope
FEI Quanta 450FEG
FEI
Used for taking SEM images of the samples.
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Gas chromatograph
Shimadzu GC-8A
Shimadzu
Used for analyzing the gas phase products during the irradiation.
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X-ray diffractometer
PANalytical X'pert
PANalytical
Used for recording the XRD patterns of the β-Ga2O3:M samples.
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UV?Vis diffuse reflectance spectrometer
Shimadzu UV-3600
Shimadzu
Used for measuring the UV?Vis diffuse reflectance spectra (UV?vis DRS) of the samples.
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X-ray Photoelectron Spectrometer
Axis Ultra
Kratos Analytical Ltd.
Used for acquiring the XPS measurement of the samples.
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Gallium oxide
β-Ga2O3
Aladdin Chemical Reagent Corp.
Used as a photocatalyst for CO2 reduction under visible light irradiation.
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Inductively coupled plasma-atomic emission spectrometer
Prodigy 7
Leeman Inc.
Used for performing ICP analysis of the samples.
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Xe lamp
CEL-HXF300
AuLight
Used as the irradiation source for the photocatalytic CO2 reduction reactions.
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