Cu-TiO₂可见光下催化氧化甲醛研究

【作者】 陈敏； 张长斌； 贺泓；

【机构】 中国科学院生态环境研究中心；

【摘要】 甲醛是室内典型的污染物之一,对人体健康具有严重危害。随着人们健康意识的增强,净化甲醛已经被推入大众视野,负载贵金属催化剂在室温下表现出优异的甲醛降解性能,如Pt、Pd等。但是贵金属价格昂贵,实际大规模应用难度大,因此开发非贵金属催化氧化甲醛的催化剂实属必要。TiO₂光催化净化技术作为一种新型的净化方式,可以用于室内污染物的净化,但是需要在紫外光照下才能发挥作用,紫外光带来相应的二次污染问题。因而亟需开发高效的可见光响应的催化剂用于室内空气净化。我们合成了Cu-TiO₂、N-TiO₂、g-C₃N₄三种可见光响应的催化剂,用于可见光下净化甲醛。活性评价结果发现Cu-TiO₂具有最佳的反应活性,在140min内将甲醛完全净化,并且我们发现水明显促进了活性的提高。对光电流、阻抗等光学性质进行了表征,证明Cu-TiO₂比N-TiO和g-C₃N₄在可见光下具有更大的光电流响应和载流子的分离效率。用DRIFTS考察了在可见光下Cu-TiO₂氧化HCHO的反应机理,发现HCHO首先在Cu-TiO₂表面转化为DOM物种,有少量DOM物种转化为甲酸盐物种,在可见光下DOM物种快速转化为甲酸盐物种,甲酸盐的分解是整个反应的速控步,并且证明·OH物种而不是·O₂^-物种在甲酸盐的分解过程发挥了主要作用。更多还原