新型高可见光还原活性CeO_2-TiO_2异质结的制备及其高可见光还原活性的机制研究

作者：蒋华麟; 陈萍华

来源：2017全国光催化材料及创新应用学术研讨会, 中国江苏南京, 2017-09-23.

• CeO2-TiO2
• 异质结
• 可见光催化
• 机制研究

由于CeO2对有机物的高吸附性能,CeO2-TiO2类材料应用于光催化氧化降解有机污染物的研究已广为报道。但是,此类材料作为光催化还原剂却鲜有报道,目前对它们能否进行可见光催化还原反应,以及其可见光催化还原的作用机制所知甚少,这极大的限制了这类高活性光催化剂的应用范围。在一些特定场合,光催化还原是非常重要的治理环境污染物的技术手段,比如水体中的重金属离子污染物,只能通过光催化还原,而通常不可能通过光催化氧化来处理。因此,有必要探索CeO2-TiO2可见光催化还原的性能。在本研究中,一种被命名为CeO2-3TiO2的新型纳米异质结材料被成功制备。有机污染物4-NP和RhB以及无机污染物Cr(VI)被用来考察其光催化性能。结果显示,在可见光激发下,4-NP几乎完全不能被CeO2-3TiO2降解,在150min内仅约30%的RhB可被降解,但在60min内,超过99%的Cr(Ⅵ)可被还原为Cr(Ⅲ)。这表明所制备的CeO2-3TiO2与以往报道的常规CeO2-TiO2复合材料不同,是一种高性能的可见光催化还原材料。为了揭示其光还原性能高于光氧化性能这一不同寻常的性能,对CeO2-3TiO2的可见光催化氧化和可见光催化还原机制分别进行了详细的探索。结果显示,CeO2-3TiO2具有优异的高结晶异质结结构,窄分布的孔径,窄的能带间隙以及高的光生电子-空穴分离效率。更为重要的是,在可见光激发下,CeO2-3TiO2能够高效地产生光生电子并快速的传递电荷,这被认为是导致其光还原活性高于光氧化活性的重要原因之一。据我们所知,这是首次报道制备获得可见光催化还原活性高于可见光催化氧化活性的CeO2-TiO2复合材料,因此,这些结果对于深入理解这类重要光催化剂的性能及拓宽其应用范围具有积极意义

• 单位
  南昌航空大学