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新型NOx光催化剂去除NO效率高达50%

更新时间:2019-12-07 00:47

  大气中的氮氧化物(NOx,包含NO、NO2)是二次气溶胶构成的重要前体物。光催化技能凭借光能激起构成的强氧化性物种氧化NOx,以下降其浓度、阻断其凝集生成二次气溶胶的大气化学反响途径,具有宽广的使用远景。

  近期,中国科学院地球环境研讨所环境污染操控小组研讨员黄宇团队聚集NO光催化降解进程中的吸附热力学吸/脱附、能带调控光吸收及高效光生电子-空穴别离等行为,展开纳米资料外表的空位调控研讨,规划和发展出一系列高效纳米光催化资料,并有用将其使用于大气中低浓度NO的降解研讨。

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图1. N空位润饰的g-C3N4描摹结构及光催化去除NOx机理示意图

  拓宽可见光使用率、增强光催化剂对大气中低浓度方针污染物的吸附才能、进步光生电子-空穴的别离功率、加快外表活性氧物种生成速率是进步光催化降解反响速度的要害,纳米光催化资料外表的空位结构构筑可统筹以上四个方面。该研讨初次使用单体三聚氰胺自模板法制备出棒状的N空位润饰的多孔g-C3N4,其光催化氧化去除NO的功率、反响速率比较惯例办法制备的g-C3N4别离进步1.8倍、2.6倍。研讨标明,功能增强首要是因为N空位能有用地吸附-活化O2和NO分子、进步光生电子-空穴的别离功率(图1)。

  该团队还在Bi2O2-xCO3纳米片外表氧空位处,原位复原负载了具有等离子效应的单质Bi纳米颗粒。经过Bi2O2-xCO3的外表缺点态捕获电子,活化吸附于氧空位上O2从而转化为H2O2,而H2O2又可促进NO2向硝酸根离子的转化进程(图2)。活性测验成果也证明,该光催化剂在可见光辐照30min后对NO去除功率高达50.5%。

  经过一步水热法将氮掺杂碳量子点(NCDs)原位沉积在羟基锡酸锌(ZnSn(OH)6)空心立方体外表,该团队奇妙构筑出Z-型异质结,其共同的光生载流子传输机制不只进步了电子和空穴的有用质量,更加快了外表分子氧的活化,使三元纳米复合物氧化复原才能最大化,明显进步了可见-近红外光辐照下NO去除功率和NO2选择性催化(图3)。开宣布的高效光催化纳米涂层技能,处理了g-C3N4粉体资料难以成膜的技能难题,也为低温TiO2基纳米光催化涂层的制备及负载供给新思路,具有宽广使用远景。

  以上研讨为构建高活性及高NO选择性的纳米光催化空气净化资料供给了一种有用的外表空位润饰战略,得到了国家要点研制方案“纳米科技要点专项”、国家自然科学基金等赞助。

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图2.B/BOC-2样品在可见光照耀下,反响体系中NO、NO2和NOx浓度随照耀时刻的相对改变

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图3.在不同波长的光源照耀下,ZHS, SnO2/ZHS, NCDs/ZHS and SnO2/NCDs/ZHS样品对NO去除活性随时刻的改变联系(d)及相应的NO转化才能(e)

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