研究目的
将太阳能高效转化为分子氢需要制备具有可调性能的竞争性可靠纳米材料。光催化反应（如析氢反应HER/析氧反应OER）是当今能源研究的前沿领域。光解水技术有望成为替代化石能源依赖的重要方案——特别是在过去三十年间取得重大进展后，该技术通过水分解以清洁方式储存可再生能源，展现出独特优势。
研究成果
我们通过结合朗缪尔-施莱弗技术、原子层沉积技术和富氮环境下的低温退火工艺，成功制备了具有光催化性能的层级纳米结构。采用本方法获得的富氮表面表现出与取代掺氮TiO?相当的带隙窄化效果。与未处理样品相比，本文报道的样品光催化响应提高了约84%，带隙降低了约5%。
研究不足
需要进一步研究以优化FTO基底上Fe3O4纳米颗粒的覆盖度、N2吸附量、TiO2薄膜的N2掺杂率，以及光电化学性能和稳定性。
1：实验设计与方法选择：
提出基于朗缪尔-舍费尔法和原子层沉积技术制备分级纳米结构表面。通过相对低温催化分解氧化铁纳米颗粒的油酸封端层及后续氮吸附，制备出在水分解中具有光电化学活性的超薄TiO?层。
2：样品选择与数据来源：
样品采用油酸包覆的Fe?O?纳米颗粒，通过朗缪尔-舍费尔技术沉积于FTO玻璃，经N?气氛退火后采用原子层沉积法（ALD）涂覆TiO?。
3：实验设备与材料清单：
KSV仪器公司2000型朗缪尔-布洛杰特系统、JEOL ARM-200F透射电镜、X'Pert3帕纳科衍射仪、珀金埃尔默STA6000热分析仪、配备频率响应分析仪（FRA）单元的Autolab PGStat302N电化学工作站。
4：实验流程与操作步骤：
通过朗缪尔-布洛杰特系统获得Fe?O?纳米颗粒层，转移至FTO和云母基底，在纯氮气N?氛围中300°C退火3小时，再采用ALD法涂覆TiO?。
5：数据分析方法：
在三电极体系中采用线性扫描伏安法、计时电流法和电化学阻抗谱（EIS）研究光电化学性能。
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STA6000 thermal analyzer
STA6000
PerkinElmer
Used for FT-IR and TGA experiments.
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Autolab PGStat302N
PGStat302N
Autolab
Equipped with a frequency response analyzer (FRA) unit for photoelectrochemical performance investigation.
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KSV Instruments Ltd. 2000 Langmuir–Blodgett system
2000
KSV Instruments Ltd.
Used for obtaining Fe3O4 NPs layers.
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JEOL ARM-200F TEM
ARM-200F
JEOL
Used for characterizing the shape, size, and dispersion of nanoparticles.
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X’pert3 PANalytical diffractometer
X’pert3
PANalytical
Used for Grazing Incident XRD experiments.
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