新疆理化所層狀鈦酸鹽光催化材料可控制備研究獲進展

　　光催化技術可以利用光照激發半導體產生的導帶電子和價帶空穴與表面微環境作用生成的O₂·^-(超氧自由基)、·OH(羥基自由基)等自由基，直接或間接地進行氧化還原降解有機污染物或分解水獲取氫氣。因此，光催化技術在能源和環境治理方面受到人們的廣泛關注。目前，光催化發展的關鍵仍在于研發高效、可見光響應和穩定的光催化材料。鈦酸鹽作為一種層狀鈣鈦礦結構半導體，近年來作為高效的可見光響應催化劑得到廣泛研究。

　　中國科學院新疆理化技術研究所環境科學與技術研究室科研人員采用熔鹽法合成制備出層狀鈦酸鹽。在較低溫度和較短時間條件下，制備出形狀規則的薄片結構鈦酸鹽，相比于其他方法，熔鹽法具有制備條件簡單、成本較低等優點。進一步研究發現，通過簡單控制熔鹽原料的相對摩爾比就能夠可控制備出邊長和厚度可調節的鈦酸鹽材料，即通過熔鹽法實現了鈦酸鹽的大小和厚度可控制備。

　　科研人員利用可控制備的鈦酸鹽樣品對羅丹明B偶氮染料(Rhodamine B，RhB)進行可見光催化降解實驗發現，熔鹽法制備出的鈦酸鹽材料對于可見光響應效率較高。進一步分析表明，材料的大小和厚度對于光催化降解RhB有很明顯的差異。通過EIS(Electrochemical Impedance Spectroscopy)和KPFM(Kelvin Probe Force Microscopy)實驗分析證實，由于所制備出的鈦酸鹽材料在沿其c軸方向有4 μC cm?2的自發極化，在其c軸方向會產生內部電場，故而在可見光照射下，材料所激發出的光生空穴和電子在內部電場的導向下會各自有效分離，從而提高材料的光生空穴和電子的分離效率，進而提高其光催化性能。該研究為鈦酸鹽的可控制備及高效光催化材料的篩選提供了新的方法和借鑒，并且為研究層狀鈣鈦礦材料的自發極化在光催化性能方面的作用奠定了基礎。

　　該研究得到了國家自然科學基金、中科院“百人計劃”、新疆維吾爾自治區青年科技創新人才培養工程、自治區國際合作等項目的資助。