云南师范大学杨培志研究员/上海交大黄富强教授:三明治结构钌插层二氧化钛降解抗生素
引用本文:
WANG Zhaoyang, QIN Peng, JIANG Yin, et al. Sandwich Structured Ru@TiO2 Composite: Preparation and for Photocatalytic Degradation of Tetracycline. J. Inorg. Mater., DOI: 10.15541/jim20230457.
三明治结构L-Ru@TiO2的合成示意图
抗生素在临床医学、农业以及牲畜业中发挥着重要作用,其中四环素类抗生素约占我国兽用抗生素用量30.52%。但其在生物体内代谢率极低,大部分未经吸收直接通过生活、生产废水排入生态系统,对生命健康与环境资源构成严重危害。常规污水处理技术对四环素类抗生素的去除率低于80%。近年来,光催化降解凭借成本低、绿色环保、降解效率高等优势,成为降解水中四环素类抗生素污染物的一种有效手段。
L-Ru@TiO2的XRD、XPS、EPR和BET表征
纳米TiO2具有高催化活性、高化学稳定性、成本低廉、安全无毒等优势,是目前广泛使用的一类光催化材料。但较大的禁带宽度和较高的光生电子-空穴复合速率导致该类材料光子利用率偏低。云南师范大学杨培志研究员、上海交通大学黄富强教授团队利用微刻蚀法制备了二维TiO2纳米片,再结合其层间易发生离子嵌入与交换的特性,构建了三明治结构Ru@TiO2高效光催化剂。钌纳米颗粒的等离子体共振效应将TiO2材料光响应范围由紫外光区拓展至整个可见光区,同时二者在界面处易发生诱导界面电荷转移,促进光生电子空穴分离,协同提高了体系光催化活性。Ru@TiO2在模拟太阳光(AM 1.5G 100 mW cm-2)照射下,80分钟内对盐酸四环素的降解效率达到91.91%,为高效氧化钛基光催化剂结构设计提供了一条有效途径。
L-Ru@TiO2的催化降解性能
本文亮点
1、以商用二氧化钛为原料,利用微刻蚀技术结合离子交换法制备了三明治结构Ru@TiO2纳米片。
2、钌纳米颗粒的等离子共振效应,和钌与二氧化钛界面诱导电荷转移效应,协同提升了催化剂光子利用率与光催化活性。
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