可回收光催化劑的結(jié)構(gòu)調(diào)控與催化性能研究

光催化劑是一類能夠在光照條件下催化化學(xué)反應(yīng)的材料，廣泛應(yīng)用于環(huán)境凈化、水處理、能源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域?？苫厥展獯呋瘎┑慕Y(jié)構(gòu)調(diào)控與催化性能優(yōu)化是當(dāng)前研究的熱點之一，目的在于提高催化效率、延長催化劑的使用壽命，并實現(xiàn)催化劑的回收再利用，以減少資源浪費。不同的光催化反應(yīng)需要針對具體體系進行結(jié)構(gòu)調(diào)控與優(yōu)化。對于不同的應(yīng)用場景，可能需要采用不同的策略來實現(xiàn)可回收光催化劑的結(jié)構(gòu)調(diào)控與催化性能優(yōu)化。

近日，“2023功率與光電半導(dǎo)體器件設(shè)計及集成應(yīng)用論壇”于西安召開。論壇由第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CASA）指導(dǎo)，西安交通大學(xué)、極智半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)網(wǎng)（www.casmita.com）、第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)主辦，西安電子科技大學(xué)、中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所、第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟人才發(fā)展委員會、全國半導(dǎo)體應(yīng)用產(chǎn)教融合（東莞）職業(yè)教育集團聯(lián)合組織、西安和其光電股份有限公司等單位協(xié)辦。期間，西北工業(yè)大學(xué)副教授王維佳帶來了“可回收光催化劑的結(jié)構(gòu)調(diào)控與催化性能研究”的主題報告。

光催化技術(shù)具有組成元素豐富，制備簡單，高物、化、熱穩(wěn)定性，易功能化。缺點是光生載流子復(fù)合率高，比表面積小，易于團聚，難于回收。報告中分別介紹了以碳布為基底的光催化薄膜，以水凝膠為介質(zhì)的光催化膜的工作思路和制備方法，以及結(jié)果與拓展研究。

其中，以碳布為基底的光催化薄膜的工作思路，制備結(jié)果顯示，具有最高的染料吸附能力，循環(huán)降解優(yōu)異，操作方便且易回收，室外陽光下實驗表明其實際應(yīng)用潛力?？煽睾铣删哂写髾M向尺寸和均勻薄層的二維g-C3N4形貌仍然是一個挑戰(zhàn)。光催化劑的團聚仍未得到解決，極大影響了催化活性位點和光催化效率。

以水凝膠為介質(zhì)的光催化膜的工作思路，制備結(jié)果顯示，石墨相氮化碳被鉚釘在水凝膠中，減少團聚。石墨相氮化碳與水凝膠具有緊密的界面結(jié)合。氮化碳與水凝膠之間形成N-N鍵，形成了強相互作用，導(dǎo)致緊密的連接界面，促進氮化碳和水發(fā)生光催化反應(yīng)。

研究顯示，氮化碳與水凝膠之間的相互作用，提高了對光的利用率。解決了粉末催化劑在反應(yīng)中團聚、沉降的問題，提高了光生載流子的分離效率。

實現(xiàn)了易使用、易回收、可通過自儲水產(chǎn)氫，脫離了對水浴的要求。通過吸附染料，實現(xiàn)了IPN復(fù)合水凝膠的染色，借助氮化碳光降解下染料的褪色程度，實現(xiàn)紫外輻射劑量的直觀監(jiān)測，制備出紫外監(jiān)測健康手環(huán)。

審核編輯：劉清