研究目的
研究黑色TiO2的制备条件与性能，重点考察其在真空及常温环境下的光催化活性。
研究成果
在真空中通过激光溅射沉积法制备的黑色TiO?表现出从紫外到近红外的高光吸收，但由于氧空位过多而显示出较差的光催化性能。该研究强调了控制氧空位对提高光催化效率的重要性。
研究不足
黑色TiO2中过量氧缺陷导致光生电子-空穴对复合速率升高，从而引起光催化性能不佳。该研究强调了氧空位可控性与定量化的重要性。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用真空环境下的红外纳秒激光溅射沉积法制备黑色TiO2。
2：样品选择与数据来源：
将锐钛矿相TiO2粉末压制成靶材，在真空腔室中进行激光烧蚀。
3：实验设备与材料清单：
设备包括压片机、真空泵、Nd:YAG脉冲激光器，以及XRD、FE-SEM、FE-TEM、XPS等表征工具。
4：实验流程与操作步骤：
在真空条件下用激光辐照TiO2靶材，产物沉积于石英玻璃基底上。
5：数据分析方法：
通过XRD、FE-SEM、FE-TEM、XPS、UV-VIS-NIR光谱仪及光催化降解测试对样品进行表征。
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X-ray diffraction
D8 Advanced
Bruker
Used to characterize the phase composition of the samples.
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field emission scanning electron microscope
4800S
Hitachi
Used to study the surface morphology of the samples.
-
field emission transmission electron microscope
JEM-2100F
JEOL
Applied for a high-resolution morphology analysis of the samples.
-
electron spin resonance
FA-200
Jeol
Used to obtain ESR spectra at room temperature.
-
UV-VIS-NIR spectrometer
U-4100
Hitachi
Used to measure the optical absorption of the samples.
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pelletizer
FW-5A
Botian Shengda Science and Technology Development Co. Ltd
Used to press TiO2 powder into a circular target material.
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vacuum pump
TRP-36
Beiyi woosung vacuum technology Co. LTD
Used to generate vacuum inside the experimental chamber.
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Nd:YAG pulse laser
Beamtech Nimma 900
Used for laser ablation sputtering of the TiO2 target material.
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X-ray photoelectron spectroscopy
PHL1600ESCA
Ulvac-Phi
Used to measure the element valence and variation of the sample valence bands.
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steady-state spectrofluorometric
Jobin Yvon Fluorolog3
Used to measure the luminous performance of the samples.
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Fourier transform infrared spectrometer
Nicolet is10
Used to characterize the functional group on the sample surface.
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electrochemical working station
Gamry Reference 1000
Used to measure the Mott-Schottky curves, and for the quantitative analysis of free carrier changes in the samples.
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