碳量子点-二氧化钛复合光催化剂的研究进展

• 作者: 刘长军 李钒 杨焜 王春来 田丰
• 来源期刊: 材料导报
• 学科: 工学
• 关键词: 碳量子点 二氧化钛 光催化剂
• 年，卷（期）: 2018,（19）
• 所属期刊栏目: 无机非金属及其复合材料
• 页码范围: 3348-3357
• 页数: 10页
• 分类号: TQ174
• 字数: 7548字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11896/j.issn.1005-023X.2018.19.009

摘要

随着社会的快速发展,环境污染与能源短缺问题日益突出.光催化技术可以利用太阳能降解水体或大气中的污染物,也可用于催化制氢等,是解决环境污染与能源短缺问题最有效的手段之一.二氧化钛(TiO2)具有光催化活性高、化学性质稳定、价廉、无毒等优点,是当前应用最为广泛的光催化剂.然而,TiO2的带隙过宽且光生电子与空穴易再结合,因而在光催化领域的应用受到限制.在过去的10多年中,研究者们发展出了一系列方法尝试提高TiO2的光催化活性,包括量子点敏化、有机染料敏化、TiO2晶型与形貌的调节、表面贵金属沉积、过渡金属离子掺杂与非金属离子掺杂等.量子点敏化是将TiO2与量子点复合,从而调节TiO2的能带宽度,拓宽对光的响应范围.不过,敏化所用的量子点大多含有有毒重金属离子,严重威胁环境与人体健康,这促使许多学者致力于找寻更安全无毒的荧光纳米材料.碳量子点(CDs或CQDs)是一种新型的荧光碳纳米材料,由sp2/sp3杂化碳原子组成,表面具有各种官能团.与传统的量子点相比,CDs拥有原料来源广泛、理化性能稳定、无毒、生物相容性好、易于功能化修饰、抗光漂白等优点.此外,CDs还具有光诱导电子转移能力、光敏性以及荧光上转换效应等特性,在光电化学与光催化领域具有良好的应用潜力.将CDs与TiO2复合制成CDs-TiO2光催化剂,一方面材料毒性低,克服了传统量子点毒性高的缺点;另一方面能有效抑制光生电子与空穴的再结合,增强对紫外光的吸收并且拓展对可见光甚至近红外光的吸收,从而提高材料的光催化活性.当前研究主要从调控TiO2与调控CDs两方面入手来提高CDs-TiO2光催化剂的活性,其中前者主要包括TiO2晶型和晶面的调节、TiO2的形貌调控与TiO2的杂化改性;CDs的调控主要包括CDs的杂化改性、CDs粒径与负载量的调节.本文基于CDs-TiO2复合光催化剂当前的研究进展,分析了可能的光催化机理,重点阐述了针对以上几种调控手段的研究结果,最后介绍了CDs-TiO2的制备方法与当前应用现状,并对未来的发展趋势进行了展望.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	田丰	军事医学科学院卫生装备研究所	78	610	13.0	20.0
2	刘长军	军事医学科学院卫生装备研究所	27	214	8.0	13.0
3	李钒	军事医学科学院卫生装备研究所	16	83	5.0	8.0
4	王春来	军事医学科学院卫生装备研究所	3	21	2.0	3.0
5	杨焜	军事医学科学院卫生装备研究所	4	27	2.0	4.0