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半導(dǎo)體光催化劑在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界獲得了廣泛關(guān)注。半導(dǎo)體光催化劑的光譜吸收范圍和電子傳輸是影響光催化活性的兩大關(guān)鍵因素。為了探索催化材料對光催化性能的影響，湖南大學(xué)物理與微電子科學(xué)學(xué)院魯兵安副教授的研究團(tuán)隊采用了一種簡單、低成本的靜電紡絲方法大規(guī)模制備出多孔的WO3/石墨烯納米纖維復(fù)合薄膜材料，所制備的復(fù)合薄膜具有光譜吸收范圍廣、優(yōu)良的電子傳輸性能使得其具有優(yōu)異的降解活性。相關(guān)論文發(fā)表在Advanced Science。
新型薄膜降解有機(jī)物的原理示意圖
構(gòu)建復(fù)合材料體系是提高光催化劑效率的有效方法之一。該團(tuán)隊制備的復(fù)合薄膜材料以WO3納米纖維作為骨架、石墨烯“裸露”與固定在骨架之間。這種多孔框架結(jié)構(gòu)強(qiáng)化了石墨烯與有機(jī)芳香分子的π-π共軛堆積效應(yīng)；同時多孔薄膜材料可以增加可見光反射作用，進(jìn)一步改善可見光的利用率，增強(qiáng)了有機(jī)分子的降解速率；石墨烯與半導(dǎo)體材料的復(fù)合更有利于光生電荷的轉(zhuǎn)移與分離，有助于提高催化劑的光催化活性和穩(wěn)定性。實驗結(jié)果表明，由石墨烯與半導(dǎo)體催化劑構(gòu)建的復(fù)合材料體系顯著的提高了光催化活性和效率。同時由于該催化體系采用薄膜結(jié)構(gòu)，便于催化劑的回收與再循環(huán)利用，為研發(fā)新型的高活性可見光催化劑提供了新思路，有望推動可見光催化劑的發(fā)展。
相關(guān)工作得到了國家自然科學(xué)基金，教育部博士點基金，國家留學(xué)基金，湖南大學(xué)交叉學(xué)科基金的資助。
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