ACS Catal：调控催化剂生成羟基自由基的过程改善催化氧化

纳米技术

2022-02-17

因为光催化能够形成羟基自由基（·OH），因此是一种降解有机污染物最有前景的技术，但是传统光催化剂在通过溶解氧生成OH·的过程中基于三电子还原，过程中生成H₂O­₂，因此光生电子的利用率较低。通过调节界面反应过程，通过快速的在界面上反应，直接生成OH·能够改善导带电子生成OH·的利用率。

有鉴于此，阿德莱德大学王少彬、Chunmao Chen、Xiaoguang Duan等报道发展了含有缺陷的S型异质结WO₃/g-C₃N₄光催化剂，通过臭氧氧化进行光催化，显著改善了光催化氧化反应速率。

本文要点：

（1）

分别考察了催化剂的结构和表面反应在改善产生OH·和改善量子效率中的作用。发现缺陷工程和构建S型异质结，能够改善导带电子的产生和浓度，但是并没有显著改善生成OH·；当使用O₃代替氧气分子作为氧化剂，能够起到显著的改善生成界面OH·作用，能够以单电子过程实现更加高效率的过程。

（2）

这种催化剂设计与使用O₃作为氧化剂配合物，实现了优异的催化氧化反应速率，比高活性g-C₃N₄的催化反应速率提高44倍。本文研究给出了一种改善光催化反应速率的光催化剂设计方法，为发展高效率氧化反应的催化剂提供经验和机会。

参考文献

Yuxian Wang, Xiao Li, Shenning Liu, Ya Liu, Tao Kong, Huayang Zhang, Xiaoguang Duan*, Chunmao Chen*, and Shaobin Wang*, Roles of Catalyst Structure and Gas Surface Reaction in the Generation of Hydroxyl Radicals for Photocatalytic Oxidation, ACS Catal. 2022, 12, 2770–2780

DOI: 10.1021/acscatal.1c05447

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c05447