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链状氧化物磁体使TiO2光催化剂实现快速磁回收与再生

【2017年08月02日 08:00 点击:次 】

TiO2由于其优异的光电性质和化学稳定性成为光催化降解污染物、光解水制氢及太阳能电池的首选材料,然而大部分研究只侧重其能带调控和催化效率的提升,却很少有人关注其回收及其再生效率。因此,发展可循环且催化效率良好的多功能光催化剂势在必行。

王芳副教授及其合作者以高饱和磁化强度的Fe3O4磁性微球为磁核通过水热还原与溶胶凝胶法相结合依次包裹SiO2隔离层和TiO2光催化层,再经高温热处理首次获得光催化降解性能良好的链状γ-Fe2O3@SiO2@TiO2核壳异质结构。热处理过程一方面可使Fe3O4氧化为γ-Fe2O3,另一方面可使低催化活性的非晶TiO2转变为高催化活性的晶态TiO2。其链状结构的形成源于Fe3O4微球的磁偶极相互作用,这使体系在TiO2溶胶中趋于链状自组装排列。这种具有γ-Fe2O3磁核的一维链状光催化剂具有更高剩余磁化强度,能使体系在较小外磁场中实现快速磁回收。尽管TiO2催化剂的催化活性随使用次数的增加而降低,但该催化剂经200度加热后可使其催化活性完全恢复,呈现良好可再生性。因此我们合成的链状γ-Fe2O3@SiO2@TiO2光催化剂为开发可循环再生光催化剂提供了重要依据该研究成果发表在Sci. Rep. 7, 6960 (2017)

全文链接:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5537353/

 

图1:链状γ-Fe2O3@SiO2@TiO2磁性光催化剂的形貌(a-c)、磁回收特性(d)与光催化活性(e)。