一维TiO_2锐钛矿/金红石异相结的制备及光催化降解甲醛性能

作者：查凤娟; 刘庆; 王建友; 林雨寒; 王传义; 李英宣^*

来源：无机化学学报, 2022, 38(03): 510-518.

• TiO_2
• 异相结
• HCHO
• 光催化
• 降解

TiO_2异相结主要通过高温方法制备，所制备材料的形貌和组成较难控制，尤其是在较低温度下一步制备一维TiO_2异相结仍具有一定的挑战性。采用简单、方便的一步水热法，在较低温度下(180℃)制备了一维纳米TiO_2异相结材料。X射线衍射(XRD)和高分辨透射电镜(HRTEM)分析表明，制备的材料以一维金红石相TiO_2纳米棒(长度：(400±50) nm，直径：(60±5) nm)为基本结构，粒径分布均匀的锐钛矿相TiO_2纳米粒子(直径：(9.5±0.5) nm)高密度、单分散地负载在纳米棒上。通过控制水热反应时间成功调控了异相结中锐钛矿相TiO_2的含量(20%～50%)，进而实现了其光催化降解HCHO性能的调控。实验结果表明，当锐钛矿相TiO_2的含量为33%时(TiO_2-24，水热时间24 h制备的样品)，异相结光催化剂表现出最佳的HCHO降解性能：在低光强LED灯(波长为365 nm，光强为12.26 mW·cm~(-2))照射下，浓度约为120 mg·L~(-1)的HCHO气体在25 min后的降解率达到了92%，实现了高效、快速地去除空气中的HCHO(矿化为CO_2)。稳态荧光光谱和光电化学测试表明，与其他水热时间的样品相比，TiO_2-24具有更高效的光生电荷分离和传输效率。一维TiO_2异相结不仅有利于光生电荷的传输，而且对电荷的分离具有定向驱动作用，使其具有较高的光催化降解HCHO性能。

• 单位
  榆林市榆神工业区能源科技发展有限公司; 环境科学与工程学院; 陕西科技大学