一种可见光活性的等离子体纳米Au-Cu(I)@Na2Ti6O13光催化滤膜的制备和对乙醛的降解
室内环境的空气质量对人们生活和健康的影响很大.其中挥发性有机物(VOCs)如乙醛、甲醛、丙酮、苯和甲苯等是室内环境污染的主要来源之一,它们会引起机体免疫力水平失调,影响中枢神经功能,还可影响消化系统,严重时可损伤肝脏和造血功能等.因此,消除这些VOCs变得刻不容缓.本文报道了一种新型等离子体纳米Au-Cu(I)@Na2Ti6O13光催化薄膜.钛酸盐材料容易制备,且具有良好的化学和机械性能,目前多应用于电容器、传感器和光催化领域.此薄膜采用水热法制备并进一步热处理得到,该法简单易操作,水热时间较短且成本低廉.另外通过热置沉积的方法分别将Au纳米颗粒和Cu(I)成功负载到Na2Ti6O13滤膜上....
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| Veröffentlicht in: | 催化学报 2017, Vol.38 (12), p.2048-2055 |
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| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | chi |
| Schlagworte: | |
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| container_title | 催化学报 |
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| creator | 杨静静 刘保顺 赵修建 |
| description | 室内环境的空气质量对人们生活和健康的影响很大.其中挥发性有机物(VOCs)如乙醛、甲醛、丙酮、苯和甲苯等是室内环境污染的主要来源之一,它们会引起机体免疫力水平失调,影响中枢神经功能,还可影响消化系统,严重时可损伤肝脏和造血功能等.因此,消除这些VOCs变得刻不容缓.本文报道了一种新型等离子体纳米Au-Cu(I)@Na2Ti6O13光催化薄膜.钛酸盐材料容易制备,且具有良好的化学和机械性能,目前多应用于电容器、传感器和光催化领域.此薄膜采用水热法制备并进一步热处理得到,该法简单易操作,水热时间较短且成本低廉.另外通过热置沉积的方法分别将Au纳米颗粒和Cu(I)成功负载到Na2Ti6O13滤膜上.分别使用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子光谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)和UV-Vis光谱仪研究了薄膜的形态结构、元素组成、晶相组成和光学性能.SEM和TEM结果表明,Na2Ti6O13滤膜由超长的Na2Ti6O13纳米纤维组成.纳米纤维之间存在较大的孔,可以使空气自由通过.XRD,XPS和UV-Vis结果发现,Au纳米颗粒和铜纳米簇成功地负载在Na2Ti6O13滤膜上,且铜呈无定形态,价态为+1.相应的催化结果表明,在可见光照射下,相比于纯Na2Ti6O13滤膜,Au-Cu(I)@Na2Ti6O13滤膜显示出非常高的降解乙醛活性.结果发现,Na2Ti6O13滤膜的可见光活性随着负载的Au纳米颗粒含量的增加呈现先增加后降低的趋势,当Au纳米颗粒的含量为2.85wt%时达到最大.使用超长Na2Ti6O13纳米纤维作为支撑材料,Au纳米颗粒的等离子体可见光吸附导致电子从Au纳米颗粒迁移到Na2Ti6O13的导带,并被表面负载的Cu(I)俘获,有效地避免了Na2Ti6O13中导带电子和留在Au纳米颗粒上空穴的复合,延长了电子和空穴的寿命,进而提高了滤膜的可见光催化活性.Na2Ti6O13滤膜可以有效地避免粉体在光催化反应过程中发生团聚,因而在实际应用过程中易分离,避免了二次污染,且可以循环使用,因此成本低,有望用作空气净化的功能材料. |
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