研究目的
开发一种新型的Ag@AgCl/TiO2纳米棒阵列薄膜,以增强其在可见光照射下的光电化学和光催化性能。
研究成果
氧化时间为60分钟的Ag@AgCl/TNR薄膜因实现高效电荷分离与可见光吸收,展现出最优异的光电化学及光催化性能。该材料在降解甲基橙过程中表现出良好的稳定性和效率,克服了纯TiO?的局限性,为设计可见光驱动光催化材料提供了研究思路。
研究不足
该研究仅限于特定的氧化时间和条件;较长氧化时间(120分钟)下颗粒的聚集会降低性能。虽然提出了作用机制,但可能需要进一步验证。其对于其他污染物或实际工况的适用性尚未进行广泛测试。
1:实验设计与方法选择:
采用多步法制备TiO2纳米棒阵列(TNR)薄膜,包括水热合成、光化学还原沉积银以及FeCl3原位氧化形成Ag@AgCl核壳结构。通过改变氧化时间(15、30、60、120分钟)研究其影响。
2:120分钟)研究其影响。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:使用FTO玻璃基底;四异丙醇钛、盐酸、硝酸银、氯化铁等试剂均为分析纯。制备样品并进行表征。
3:实验设备与材料清单:
X射线衍射仪(XRD,MAC M18XHF)、场发射扫描电子显微镜(FESEM,日立S4800)、透射电子显微镜(TEM,JEOL-2100)、X射线光电子能谱仪(XPS,赛默飞世尔ESCALAB250)、紫外-可见分光光度计(岛津UV-2550)、光致发光光谱仪(日立F-4500)、电化学工作站(CHI 660D,辰华)、氙灯(SS150A,卓立)。
4:0)、透射电子显微镜(TEM,JEOL-2100)、X射线光电子能谱仪(XPS,赛默飞世尔ESCALAB250)、紫外-可见分光光度计(岛津UV-2550)、光致发光光谱仪(日立F-4500)、电化学工作站(CHI 660D,辰华)、氙灯(SS150A,卓立)。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:清洗FTO基底,水热生长TNR,在紫外光下浸入硝酸银溶液沉积银,用pH 2.5的FeCl3溶液氧化不同时间,清洗干燥薄膜。表征结构与性能,在Na2SO4电解液中采用三电极体系进行光电化学测试,以及在可见光下进行甲基橙的光催化降解。
5:5的FeCl3溶液氧化不同时间,清洗干燥薄膜。表征结构与性能,在Na2SO4电解液中采用三电极体系进行光电化学测试,以及在可见光下进行甲基橙的光催化降解。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:XRD用于物相鉴定,SEM/TEM观察形貌,XPS分析成分,UV-Vis测定吸光度,PL分析电荷复合,光电流响应和EIS评估电化学性能,动力学分析光催化降解速率。
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Field emission scanning electron microscopy
S4800
Hitachi
Analyze FESEM images for morphology of films.
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Transmission electron microscopy
JEM-2100
JEOL
Obtain TEM images for detailed microstructure analysis.
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X-ray photoelectron spectroscopy
ESCALAB250
Thermo
Perform XPS characterizations for chemical composition analysis.
-
UV-Vis spectrophotometer
UV-2550
Shimadzu
Record UV-Vis absorbance spectra of films.
-
Photoluminescence spectrophotometer
F-4500
Hitachi
Measure PL spectra to study charge carrier recombination.
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Xe lamp
SS150A
ZOLIX
Serve as light source for photoelectrochemical and photocatalytic experiments.
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X-ray diffraction
M18XHF
MAC
Record XRD patterns for phase identification of samples.
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Electrochemistry workstation
CHI 660D
Chenhua
Carry out photoelectrochemical property tests, including transient photocurrent response and EIS measurements.
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