Au@TiO_2空心核壳结构的可见光催化性能研究

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• 英文论文题名：Au@TiO_2 Yolk-shell Nanoparticles with High Photocatalytic Activity under Visible Light
• 论文作者：何沁容 ; 曾珊 ; 孙航 ; 刘镇宁
• 英文论文作者：Qinrong He ; Shan Zeng ; Hang Sun ; Zhenning Liu ; Key Laboratory of Bionic Engineering (Ministry of Education) ; College of Biological and Agricultural Engineering ; Jilin University
• 年：2016
• 作者机构：吉林大学生物与农业工程学院工程仿生教育部重点实验室;
• 论文关键词：光催化 ; Au@TiO_2 ; 空心核壳结构 ; 可见光
• 会议召开时间：2016-07-01
• 会议录名称：中国化学会第30届学术年会摘要集-第三十六分会：纳米材料合成与组装
• 语种：中文
• 分类号：O643.36
• 学会代码：ZGHY
• 会议名称：中国化学会第30届学术年会-第三十六分会 ; 纳米材料合成与组装
• 会议地点：中国辽宁大连
• 主办单位：中国化学会
• 学会名称：中国化学会
• 页数：1
• 文件大小：184k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

光催化氧化技术被认为是解决环境污染问题的最有应用前景的技术之一。TiO_2半导体材料由于其价格低廉、物理化学性质稳定受到广泛的关注~[1]。开发新型可见光响应的半导体光催化材料,提高太阳光的利用效率,并进一步提高光量子效率,仍然是目前亟待解决的问题~[2]。本发明制备的Au@TiO_2空心核壳结构光催化剂在可见光区展现了强的Au纳米粒子的等离子共振吸收,且Au纳米粒子可以提高光生电子和空穴的分离效率。此外Au@TiO_2空心核壳结构能有效的减少光的反射(低于15%),从而提高光的吸收效率。同时,空心核壳结构大的比表面积可以增加对反应底物的吸附量,其内部的空间也可以容纳一定量的反应液,有利于反应底物和产物的扩散。实验结果表明Au@TiO_2空心核壳结构光催化剂在可见光下4小时可以降解99.5%以上的罗丹明B,明显优于二氧化钛(P25)以及Au@TiO_2核壳结构光催化剂,并且其制备方法简单,重复性好,可放大量生产,在光催化降解环境污染物、太阳能电池及太阳能制氢等领域有良好的应用前景。
Semiconductor photocatalysts have attracted broad attention owing to their promising applications in solar energy utilization. Titania(TiO_2) has been considered as a promising photocatalyst due to its nature of low cost and good chemical stability. However, TiO_2 can only be photo-excited by ultraviolet(UV) irradiation, which only makes up about 4% of the solar spectrum. It's still an urgent requirement to develop the visible light photocatalytic materials with high solar light utilization. In this report, because of the surface plasmonic resonance absorption of noble metal and the unqiue hollow structure, the Au@TiO_2 yolk-shell nanoparticles(NPs) demonstrate lower reflectance(below 15%) and superior photocatalytic activity with more than 99.5% of RhB decomposed within 240 min under the irradiation of 420-780 nm compared to the commercial TiO_2(P25) and Au@TiO_2 core-shell NPs. It is also conceivable that the facile synthesis of Au@TiO_2 yolk-shell NPs will have good prospects for practical applications.

引文

[1]Sun,H.;He,J.;Wang,J.;Zhang,S.;Liu,C.;Sritharan,T.;Mhaisalkar,S.;Han,M.;Wang,D.;Chen,H.J.Am.Chem.Soc.2013,135:9099.
    [2]Du,J.;Qi,J.;Wang,D.;Tang,Z.Y.Energ Environ.Sci.2012,5:6914.