具有多通道载流子分离功能的ZnO/P25异质结构光催化氧化甲苯

孔洁静 赖晓冬 芮泽宝 纪红兵 季生福

引用本文: 孔洁静,  赖晓冬,  芮泽宝,  纪红兵,  季生福. 具有多通道载流子分离功能的ZnO/P25异质结构光催化氧化甲苯[J]. 催化学报, 2016, 37(6): 869-877. doi: 10.1016/S1872-2067(15)61093-2 shu
Citation:  Jiejing Kong,  Xiaodong Lai,  Zebao Rui,  Hongbing Ji,  Shengfu Ji. Multichannel charge separation promoted ZnO/P25 heterojunctions for the photocatalytic oxidation of toluene[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2016, 37(6): 869-877. doi: 10.1016/S1872-2067(15)61093-2 shu

具有多通道载流子分离功能的ZnO/P25异质结构光催化氧化甲苯

  • 基金项目:

    化工资源有效利用国家重点实验室开放基金(CRE-2015-C-301).

    广东省科技计划(2013B090500029)

    广东省自然科学基金(2014A030313135, 2014A030308012)

    国家自然科学基金(21576298, 21425627)

摘要: 甲苯是一种最常见的室内有毒挥发性有机物 (VOCs), 目前消除方法主要有吸附、催化燃烧和光催化氧化, 其中光催化是一种最高效和经济可行的方法, 能在较温和条件下将甲苯完全矿化为 CO2. 作为研究最广泛的光催化剂, TiO2 在应用中通常有锐钛矿 (ATiO2) 和金红石 (RTiO2) 两种物相, 但单物相 TiO2 的低量子产率和光生电子-空穴对的快速复合严重限制了它的应用. 本文选择兼具锐钛矿和金红石两种物相的 P25 为催化剂载体, 通过负载少量 ZnO 和构建多组分并具备多通道载流子分离功能的异质结以提高 TiO2 基光催化剂的性能.
利用一步浸渍法制备了一系列 ZnO/P25 复合光催化剂, 考察了其光催化降解气相甲苯性能. X 射线粉末衍射结果表明, ZnO/P25 异质光催化剂是由 ATiO2, RTiO2 和红锌矿三种物相结构组成. 高分辨透射电镜结果表明, ZnO/P25 具备三相异质结 ZnO(002)/ATiO2(101)/RTiO2(110). 紫外可见光谱、荧光光谱和光电流表征结果表明, ZnO/P25 所形成的三相异质结不但增强了光吸收能力, 还实现了多通道电子/空穴分离. 催化降解实验表明, ZnO/P25 异质光催化剂能在室温紫外光辐射下将甲苯完全矿化为 CO2 和 H2O. 基于三相异质结和多通道光生电子-空穴对分离的形成及促进作用, ZnO/P25 光催化活性和速率均明显高于 P25. 本文报道的多通道载流子分离理念可为高效光催化剂设计和应用提供一种新思路.

English

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  • 收稿日期:  2016-01-22
  • 修回日期:  2016-03-29
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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