Nature Commun:调控光纤TiO2光催化剂粒径、包覆形式改善光催化活性
纳米技术 纳米 2021-07-06

表面修饰光催化剂的光纤与LED光结合,具有广泛的环境应用,有鉴于此,香港科技大学凌力、商啟等报道能够尽量提高光催化剂修饰光纤的光利用率,而且对两种不同形式的光(折射光和倏逝波)之间的相互作用进行量化,作者合成了在光纤上包裹TiO2,随后进行表征,作者建立了TiO2纳米粒径与光传播模式之间的关系,通过调控TiO2的包覆,改善了光催化降解污染物的性能

本文要点:

(1)

通过将TiO2的分布浓度降低至0.034 cm2/cm2,将纤维表面与TiO2层之间的空间距离提高至114.3 nm,因此91 %的光传播模式能以倏逝波模式传播。而且24 %的倏逝波无法被纳米TiO2吸收,而且返回到光纤上,因此将水体污染物降解的性能提高了32 %。

(2)

作者通过模型,预测如果TiO2-石英光纤之间额外距离能够有效的利用返回光,能够将降解性能和量子效率提高一倍。因此,通过控制催化剂包覆结构实现使得倏逝波尽量对光催化剂进行激活,能够有效的提高光催化反应过程种光能量的利用

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参考文献

Song, Y., Ling, L., Westerhoff, P. et al. Evanescent waves modulate energy efficiency of photocatalysis within TiO2 coated optical fibers illuminated using LEDs. Nat Commun 12, 4101 (2021). 

DOI: 10.1038/s41467-021-24370-8

https://www.nature.com/articles/s41467-021-24370-8


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