《BiFeO3/TiO2納米管異質結光降解典型PFCs分子的特性與機理研究》是依託大連理工大學,由肇啟東擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：BiFeO3/TiO2納米管異質結光降解典型PFCs分子的特性與機理研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：肇啟東
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
全氟取代有機化合物（PFCs）屬於一類廣泛存在於環境中的人造持久性有機污染物（POPS），因其分子結構中的C?F鍵使其非常穩定,在環境中缺乏天然降解途徑而造成持久性的危害，受到世界各國的普遍關注。針對傳統光化學技術對PFCs降解效率低的問題，本項目提出構建納米尺度的BiFeO3/TiO2納米管異質結材料，利用鐵電化合物微觀固有的電場實現光生電荷的高效分離，從提高微區光電壓強度與能量轉換效率的角度強化PFCS的光化學降解。研究內容具體包括：研製BiFeO3/TiO2納米管異質結材料；研究異質結材料在紫外光誘導下降解典型PFCs分子的特性，深入討論鐵電納米異質結結構增強光生電荷的分離與促進底物降解的規律，揭示PFCs在這類納米結構材料表面的光化學轉化途徑與機理。本項目的實施可為結合光化學技術與鐵電材料處理難降解POPs有機物提供科學基礎與依據。
結題摘要
全氟取代有機化合物（PFCs）屬於一類廣泛存在於環境中的人造持久性有機污染物（POPS），因其分子結構中的C-F鍵使其非常穩定,在環境中缺乏天然降解途徑而造成持久性的危害，受到世界各國的普遍關注。針對傳統光化學技術對PFCs降解效率低的問題，本項目構建具有納米結構的鉍/鈦基氧化物材料，包括BiFeO3/TiO2 納米管材料等，利用鐵電化合物微觀固有的電場實現光生電荷的高效分離，從提高微區光電壓強度與能量轉換效率的角度強化PFCs的光化學降解，揭示鐵電納米異質結結構增強光生電荷的分離規律和光電化學性能；發現在紫外光誘導下，部分鐵電複合材料能夠通過光催化降解典型全氟有機物三氟乙酸（TFA）和全氟辛酸（PFOA）分子。主要開展的工作及結果簡介如下： (1)採用陽極氧化法和真空浸漬法成功製備了負載Bi2O3顆粒的TiO2納米管陣列電極，Bi2O3納米顆粒修飾後的TiO2納米管光回響性能增強，Bi2O3/TiO2納米管陣列電極的光電流密度和光轉換效率分別為TiO2納米管陣列電極的2.58和2倍。 (2)結合陽極氧化技術和電化學沉積技術製備了BiFeO3/TiO2納米管陣列複合電極，可見光區光電轉換效率比TiO2納米管提高了7倍。 (3)採用陽極氧化技術和超聲輔助浸漬沉積法聯合製備了BiFeO3/TiO2納米管陣列複合電極，其光電轉化效率約為原TiO2納米管電極的4.6倍；探索了BiFeO3-TiO2材料光催化降解PFOA的性能。 (4)採用陽極氧化技術和真空輔助浸漬法聯用製備了Co摻雜的BiFe0.5Co0.5O3/TiO2納米管，套用表面光電壓技術研究其光生電荷行為。對比研究發現BiFe0.5Co0.5O3/TiO2納米管材料對氣相TFA有顯著光催化降解效能，相同條件下實現TiO2納米管光催化降解率的7.5倍，降解產物中含有CO2。
