光催化材料内如植物螺旋去污效率更高 

2019-01-31 15:11:01 来源: 科技日报 作者: 周伟 张晔
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中国科技网·科技日报南京1月31日电(通讯员 周伟  记者张晔)“自然界中,藤蔓植物可以通过自身螺旋结构的伸缩变形,来抵御风吹而不受损伤。我们受此启发,设计了压电-光催化复合螺旋结构。”代宝莹博士说,“从而实现了内建电场的自修复,并持续增强光催化性能的提高。”

记者31日从南京工业大学获悉,该校陆春华教授、寇佳慧副教授团队同东南大学赵远锦教授团队合作的这一研究成果,发表在最新一期《先进功能材料》期刊上。

环境污染和能源危机的加剧,使光催化材料技术备受瞩目。目前光催化技术大规模应用障碍在于较低的催化效率,其中光生载流子分离效率是决定光催化剂活性的关键因素之一,构筑内建电场被视为提高光催化活性的有效方法。然而,静态的内建电场很容易被内部和外部电荷所屏蔽,削弱其对光催化性能的增强作用。

“自然界中生物具有的自愈系统可以帮助其抵御外界的损伤或攻击,如果赋予光催化剂内建电场较强的自修复能力,那么光催化剂的活性及耐久性将得到显著提高。”据论文第一作者、南京工业大学代宝莹博士介绍,将压电材料设计为螺旋结构,将有利于其在风、水流等自然流体介质作用下发生变形产生压电势,从而提供能量,驱动自修复内建电场,自修复内建电场则可以有效避免内部和外部电荷的屏蔽。

基于此,科研人员设计并构筑压电-光催化复合螺旋结构,实现了内建电场的自修复,并持续增强光催化性能的提高。该研究成果将可以用来降解水体里的有机污染物,如染料所致的污染,也可以用来降解家居装修过程中产生的有机有害气体,如甲醛等,另外,也可以用来分解水产生氢气,用作氢气能源的产生。

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