Nature Commun：水分子层修饰调控WO3可见光催化降解VOC污染物

纳米技术

2021-10-30

光催化空气净化广泛的被认为是一种具有前景的技术手段，但是这种光催化技术需要发展高性能的光催化剂材料和光催化系统。

有鉴于此，浦项科技大学Wonyong Choi等报道了通过将吸湿性高碘酸修饰在WO₃上构建了原位吸水层，强有力的改善了光催化消除空气气氛中的亲水性挥发性有机物化合物VOC。

本文要点：

（1）

在空气气氛中，空气中的水蒸气能够凝聚在WO₃表面形成独特的三相体系（air/water/WO₃），这种原位生成的水层能够有效的浓缩吸水性的VOC分子。其中吸湿性的高碘酸PA起到多种作用，包括引发催化剂界面上形成含水层、作为界面配体增强可见光吸收能力、作为非常强的电子受体。

（2）

在可见光催化反应中，光生电子能够方便的被高碘酸捕获并且生成OH·，PA/WO₃催化剂在催化降解甲醛反应中在460 nm可见光的表观量子效率达到64.3 %，这个结果比以往相关报道的数值都更高。并且，对于其他水溶性VOC气体同样表现了快速降解能力。

但是因为水分子层阻碍作用“water barrier effect”，疏水性VOC气体在光催化反应中不会降解。这种PA/WO₃催化剂能够在广泛的区间内能够对0.5-700 ppmv浓度区间的亲水性VOC气体进行降解。

参考文献

He, F., Weon, S., Jeon, W. et al. Self-wetting triphase photocatalysis for effective and selective removal of hydrophilic volatile organic compounds in air. Nat Commun 12, 6259 (2021). 

DOI: 10.1038/s41467-021-26541-z

https://www.nature.com/articles/s41467-021-26541-z