通過太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能趾代，TiO2在解決環(huán)境問題上具有很大的潛力。然而由于其較差的光響應(yīng)(小于400 nm)丰辣，極大地限制了其大規(guī)模
應(yīng)用撒强。天津工業(yè)大學(xué)趙曉明團(tuán)隊首次以酰胺肟化聚丙烯腈(PAN)纖維為載體笙什，通過簡單的水熱法合成了一種可見光驅(qū)動的TiO2催化
劑。纖維狀雙齒配體不僅通過配體-金屬電荷轉(zhuǎn)移(LMCT)敏化促進(jìn)TiO2的可見光捕獲琐凭，而且促進(jìn)了TiO2中N原子的摻雜。這種獨(dú)特的
結(jié)構(gòu)使得TiO2在可見光(λ > 420 nm)照射下具有很高的光催化活性，可以降解多種新型有機(jī)污染物胚吁，這是由LMCT和N型摻雜機(jī)制共同
決定的牙躺。該項研究結(jié)果可能為設(shè)計可見光驅(qū)動的環(huán)境修復(fù)光催化劑提供一種新的策略。
引言
通過太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能蕉毯，TiO2在解決環(huán)境問題上具有很大的潛力乓搬。然而由于其較差的光響應(yīng)(小于400 nm)进肯，極大地限制了其大規(guī)模
應(yīng)用。天津工業(yè)大學(xué)趙曉明團(tuán)隊首次以酰胺肟化聚丙烯腈(PAN)纖維為載體棉磨，通過簡單的水熱法合成了一種可見光驅(qū)動的TiO2催化
劑江掩。纖維狀雙齒配體不僅通過配體-金屬電荷轉(zhuǎn)移(LMCT)敏化促進(jìn)TiO2的可見光捕獲乘瓤，而且促進(jìn)了TiO2中N原子的摻雜环形。這種獨(dú)特的
結(jié)構(gòu)使得TiO2在可見光(λ > 420 nm)照射下具有很高的光催化活性，可以降解多種新型有機(jī)污染物抬吟，這是由LMCT和N型摻雜機(jī)制共同
決定的。該項研究結(jié)果可能為設(shè)計可見光驅(qū)動的環(huán)境修復(fù)光催化劑提供一種新的策略统抬。
實驗
該實驗中以PAN纖維為載體火本，制備了一種新型TiO2催化劑。通過羥胺對PAN纖維改性得到酰胺肟化PAN纖維（AO-PAN）聪建。以P25
懸浮液代替TiO2溶膠钙畔，得到了AO-PAN負(fù)載P25的催化劑（P25-PAN）。
表征與分析
如上圖（a）是PAN擎析、AO-PAN和TiO2催化劑的紫外-可見漫反射光譜。純TiO2與P25光譜幾乎差不多揍魂，只吸收紫外區(qū)域的光（低于
400nm）。PAN纖維本身不吸收可見光棚瘟，而酰胺肟化使AO-PAN在500nm以下有輕微的吸收现斋。TiO2- PAN比P25-PAN具有更高的可
見光吸收能力，這是因為TiO2溶膠比晶態(tài)良好的TiO2更容易與AO-PAN配合步责。此外，TiO2-PAN的強(qiáng)可見光響應(yīng)也可能與N摻雜有
關(guān)，通過N 2pπ向Ti dxy的轉(zhuǎn)變蔓肯，引起了400 ~ 550 nm左右的吸收增強(qiáng)遂鹊。相反，P25-PAN不應(yīng)該摻雜N蔗包，因為絡(luò)合作用幾乎不會影響
TiO2結(jié)晶秉扑。通過改變AO-PAN中的CP%值调限，我們還研究了酰胺肟基的數(shù)量對TiO2-PAN光學(xué)吸收的影響(圖b)舟陆。結(jié)果表明，TiO2-PAN
的可見光吸收強(qiáng)度高度依賴于其丁腈轉(zhuǎn)化耻矮，進(jìn)一步證實了酰胺肟基團(tuán)在延長TiO2可見光區(qū)光響應(yīng)方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。
為了證明纖維狀催化劑中有效的電荷轉(zhuǎn)移踱承，我們展示了固定TiO2后的AO-PAN光發(fā)射變化的光譜。為避免TiO2的激發(fā)哨免，在400 nm激
發(fā)波長下獲得了AO-PAN茎活、P25-PAN和TiO2- PAN的PL光譜。如上圖a所示琢唾，由于分離電荷的穩(wěn)定性較差，AO-PAN在450 nm左右表
現(xiàn)出明顯的PL吸收采桃，而P25-PAN和TiO2- PAN的PL強(qiáng)度明顯較弱懒熙，吸附范圍更廣，說明TiO2負(fù)載可以顯著提高電荷分離效率芍碧，證明了
光電子從纖維配體轉(zhuǎn)移到TiO2的電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物的成功形成煌珊。
如上圖b所示号俐，TiO2-PAN和P25-PAN的衰減曲線用雙指數(shù)函數(shù)擬合得很好泌豆，并據(jù)此計算了它們的壽命吏饿。結(jié)果表明踪危，TiO2-PAN的載流
子壽命(2.075 ns)高于P25-PAN (1.275 ns)，進(jìn)一步證明了TiO2-PAN中有效的電荷分離贞远。
如上圖為可能的光催化機(jī)制。在可見光照射下蓝仲，酰胺肟基配體直接激發(fā)電子到TiO2導(dǎo)帶，并伴隨著AO-PAN中生成的h+（空穴）。然
而, 與以往研究不同的是袱结，纖維支撐體并未經(jīng)歷明顯的TiO2自降解和裂解亮隙，因此，氧化能力較低的有機(jī)配體中生成的空穴可以通過捕獲
光催化過程中產(chǎn)生的還原物種的一個電子來恢復(fù)垢夹。此外，酰胺肟配位產(chǎn)生的N摻雜劑也提供了可見光活性電荷轉(zhuǎn)移的途徑果元，電子從N
2p能級被激發(fā)到TiO2導(dǎo)帶促王。生成的導(dǎo)帶電子可以與捕獲的溶解氧反應(yīng)生成O2?，這是染料降解的主要ROS而晒。
文章信息
這一成果以“Facile synthesis of amidoximated PAN fiber-supported TiO2for visible light driven photocatalysis”為題發(fā)表
的蝇狼，天津工業(yè)大學(xué)韓振邦副教授和趙曉明教授為論文的通訊作者。
本研究采用的是Nanobase XperRam S共聚焦光電測試系統(tǒng)题翰。
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