核壳结构NH2-UiO-66@TiO2 的制备及其可见光下的甲苯降解性能研究
2021-09-01周易欧阳威龙王岳军王海强吴忠标
物理化学学报 2021年8期
周易,欧阳威龙,王岳军,王海强,*,吴忠标
1 浙江大学环境技术研究所,杭州 310058
2 浙江天蓝环保技术股份有限公司,杭州 311202
1 引言
挥发性有机物(VOCs),如芳香烃、醇、酯、酮等,是一类常见的室内空气污染物,在室内场所分布广泛,直接威胁着居室住户的身体健康1-3。其低浓度的特性以及封闭空间的限制,让反应条件温和、使用便捷的光催化技术被寄予厚望4-6。然而,目前普遍使用的TiO2光催化剂对光的利用效率低、对污染物的吸附性能差,致使降解效率不理想7,8,制约着该技术的应用。
新型催化剂的开发是解决上述问题的重要途径。具有半导体特性、超大比表面积、合成方法简便的金属有机框架材料(MOFs)日益受到关注,在气体吸附和分离9,光催化产氢10、CO2还原11,12、化学合成13和NOx降解14等方面展现出优异的性能。MOFs巨大的比表面有利于对中间产物的吸附,有望实现污染物的深度降解;部分MOFs材料,如NH2-UiO-66、MIL-125等,能够在可见光波段内激发,提高太阳光谱的利用率。然而,将MOF材料直接用于催化,效果并不理想,主要原因是存在着光生电子利用率低和稳定性不足等问题15。
研究表明,MOF与无机半导体的复合,可以构建电荷转移路径,提高电子和空穴的利用效率。特别是,在MOFs表面原位生长非晶态TiO2层,能够显著提高光催化活性和稳定性16。Wang等人17制备了核壳结构催化剂HKUST-1@TiO2用于异丙醇的降解,HKUST-1可以选择性捕获中间产物,从而提高异丙醇的矿化率。Li等人18在多种MOFs的孔道内原位生长无定形二氧化钛,极大地促进了光生载流子的迁移和分离,提高了光催化性能。……
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