静电纺纳米纤维光催化剂性能增强方法的研究进展

周园园， 郑煜铭， 吴小琼， 邵再东

(1. 中国科学院 城市环境研究所， 福建 厦门 361021； 2. 中国科学院 城市污染物转化重点实验室， 福建 厦门 361021; 3. 中国科学院大学， 北京 100049)

自20世纪60年代起，紫外光照射下半导体光诱导现象开始被人们所认知。1972年，Fujishima等[1]利用半导体TiO2电极实现了紫外光诱导水分解，由此发现半导体优异的光催化性能，也使人们看到基于半导体材料的光催化技术在环境治理及新能源开发等领域巨大的应用前景。光催化技术可以通过一系列化学反应将取之不竭的太阳能源转化为化学能，实现对太阳能的高效利用。光催化可以降解矿化污染物生成无害产物，不会造成二次污染。目前，光催化技术已经应用于水解产氢[2-4]、CO2还原[5-7]、抗菌及杀菌[8-10]、水污染治理(药品及个人护理品、农药和全氟化合物等多种有机污染物的降解[11-14]；Cr6+、Pt2+、Au3+等有毒重金属离子的还原[15-17])、室内空气净化(甲醛、挥发性有机物(VOCs)、乙醛、环己酮及苯系物等气态污染物的降解[18-19])、烟气处理氮氧化物NO2、NO等以及硫氧化物SO2、SO3等的氧化或还原[20-22]。

光催化技术与光催化剂的性能密切相关。目前光催化剂种类繁多，常见的主要有金属氧化物(TiO2、Fe2O3、WO3、ZnO、Bi2O3、In2O3、SnO2、Cu2O等)、金属硫化物(CdS、MoS2等)、Bi基光催化剂(BiVO4、Bi2WO6、Bi2MoO6等)、Ag基光催化剂(Ag3PO4、Ag2CrO4、AgBr等)、g-C3N4等光催化剂。如何提高光催化剂的性能，开发高效光催化剂是本领域的重要研究方向。目前研究和应用的光催化剂主要为纳米粉体催化剂。随着光催化剂尺寸的减小，其比表面积、暴露活性位点数目以及与反应物的接触面积都会相应增加，光生载流子的迁移距离会缩短，使得电子和空穴快速迁移至催化剂表面与受体反应，可大幅度提高光催化效率[23]。……