木质基钇掺杂TiO2薄膜的制备及其光催化性能
2021-11-30王嘉伟胡晓洋李明剑邵霖治战剑锋
王嘉伟,胡晓洋,李明剑,邵霖治,战剑锋
(生物质材料科学与技术教育部重点实验室(东北林业大学),哈尔滨 150040)
近年来,光催化技术已成为处理工业废水污染的最有效方法之一,纳米TiO2因具有光催化活性高、无毒、成本低、化学性质稳定等优点,是目前应用极为广泛的光催化剂[1]。然而,目前在污水处理的过程中多采用悬浮相TiO2,虽光催化活性较高,但易团聚失活且不宜回收[2]。通过采用模板法制备负载型TiO2催化剂,可达到高效回收、提高重复利用率的目的[3]。目前应用较为广泛的载体有沸石、碳材料和活性氧化铝等[4-5]。但在大部分研究中,所采用的载体存在制作成本高、结构不稳定、环境污染等问题[6]。木材作为一种具有高强重比和生物记忆特性的可再生、可降解、可回收材料,可为TiO2的合成提供一个低成本、可持续的载体。
Li等[7]采用低温控制水热法,在木材表面生长了形貌及含量可控的锐钛矿型纳米TiO2。袁弟亮等[8]将杨木浸渍后经高温煅烧得到以木材为模板的TiO2,在紫外灯照射280 min后,对甲醛的降解率达到了15.17%。黄素涌等[9]通过微波辅助液相沉积法在木材表面负载TiO2薄膜,使得木材具备了持久稳定的抗菌性能。由于纯TiO2带隙较大,只能在紫外光区范围内被激发,加之TiO2本身电子-空穴对复合率较高,导致纯TiO2对自然光的利用率较低[10]。研究人员一般通过贵金属沉积、金属掺杂、半导体复合、染料敏化等方法扩大其可吸收光的波长范围[11-14]。在众多方法中,稀土金属离子因具有特殊的核外电子结构,可掺杂进入TiO2晶格,从而能有效促进光生电子与空穴的分离,改变能带结构,提升TiO2光催化活性并扩大其光响应范围而受到广泛关注[15]。……
