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掺杂TiO2的制备和光催化性能研究的任务书
任务书：掺杂TiO2的制备和光催化性能研究
背景：
随着环境污染的日益严重，光催化材料的应用越来越受到人们的关注。TiO2作为一种具有良好光催化性能的半导体材料，已经被广泛应用于环境污染治理、水处理和空气净化等领域。然而，纯TiO2的光催化效率还有很大的提升空间，因此，掺杂TiO2成为提高其光催化性能的一种重要途径。
任务：
1.制备掺杂TiO2材料
根据已有文献，了解几种常用的掺杂制备方法，选定一种适合本次实验的方法，并按照其步骤制备掺杂TiO2材料。具体包括以下步骤：
1）原料的准备：选择适合的阳极、电解液等原材料，并对其进行精细加工。
2）电解过程：控制电解温度、压力、电流等参数，将掺杂离子加入电解液中，与阳极反应，实现掺杂。
3）材料的提取：根据实验需要，采用适当的方法将掺杂TiO2从电解液中提取出来。
4）材料表格化处理：采用适当的方法对所得掺杂TiO2进行表格化处理，提高其表面积和光吸收能力。
2.表征掺杂TiO2材料的性质
通过一系列表征手段，研究制备的掺杂TiO2材料的结构、形貌、光学性能等，具体包括以下内容：
1）XRD分析：研究掺杂TiO2材料的晶体结构，确定晶格参数和晶体形态。
2）SEM/TEM观察：研究掺杂TiO2材料的表面形貌和微观结构。
3）UV-vis吸收光谱分析：研究掺杂TiO2材料的光学性能，分析其吸收特性和能带结构。
4）XPS分析：对材料表面的化学状态及元素含量进行分析，了解其表面化学性质。
3.测试掺杂TiO2的光催化性能
设计一组合适的实验方案，分别测试掺杂TiO2和纯TiO2催化降解某种有机物的能力差异，并结合实验结果分析掺杂TiO2提高光催化性能的原因。具体包括以下内容：
1）掺杂TiO2和纯TiO2的选用：从已有数据中筛选出表现优异的纯TiO2材料，作为对比实验的参照。
2）反应器的设计：选择合适的反应器，搭建实验平台。
3）优化实验条件：包括光强、催化剂用量、催化剂种类、反应时间等实验条件的优化。
4）反应物的选用和处理：选择合适的有机物作为反应物，并在实验前进行适当的处理。
5）指标的选择和测定：选择合适的指标对实验结果进行表征，如COD值、溶解性有机物（TOC）、反应速率等。
6）数据处理和分析：对实验结果进行统计和分析，得出结论。
计划表：
日期行动内容
第1周1.查阅大量文献，了解掺杂TiO2的制备方法和性质表征手段。2.选定本次实验所需的制备方法和表征手段。
第2~3周1.准备实验所需要的原料。2.制备掺杂TiO2材料。
第4周1.采用XRD分析掺杂TiO2的晶体结构。2.采用SEM/TEM观察掺杂TiO2的表面形貌和微观结构。
第5周1.采用UV-vis吸收光谱分析掺杂TiO2的光学性能。2.采用XPS分析掺杂TiO2的表面化学性质。
第6~8周1.设计和实施掺杂TiO2与纯TiO2催化降解某种有机物的实验。2.测定实验结果。
第9周1.分析实验结果。2.总结研究结论。
第10周1.撰写实验报告并完成PPT。2.准备答辩。
参考文献：
1.LiX,LiuZ,SunL,etal.ImprovedphotocatalyticactivityofTiO2byacombinedstrategyofimpuritydopingandheterojunctionformation[J].AppliedCatalysisB:Environmental,2015,181:880-888.
2.SunY,LiuM,QiuP,etal.Au–TiO2heterojunctionnanofiberswithenhancedvisiblelightphotocatalysis[J].ChemicalEngineeringJournal,2016,304:643-649.
3.WangY,WuM,WangX,etal.VisibleLight-inducedPhotocatalyticMechanismofNandFeCo-dopedTiO2Nanoparticles:SynergisticEffectandSynergeticDifference[J].ActaChimicaSinica,2017,75(7):693-702.