【摘 要】
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[目的]为提高二氧化钛(TiO2)光催化剂净化甲醛气体污染物的能力,利用具有优异光吸收性能和电子转移能力的碳量子点(CDs)掺杂改性TiO2,可大幅度提高TiO2光催化性能.[方法]采用3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)对亲水性纳米TiO2进行表面改性,并将禾本植物柳枝稷合成的CDs负载于TiO2制备了TiO2-CDs复合光催化木材功能涂层.借助高分辨透射电子显微镜、红外光谱、热重分析、紫外可见光光谱、荧光光谱等表征手段对CDs及其负载TiO2复合光催化剂进行表征,并以甲醛气体作为模拟污染物进行光催化降
【机 构】
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中国林业科学研究院木材工业研究所,北京 100091;国家林业和草原局植物纤维功能材料重点实验室,福建 福州 350002;内蒙古农业大学材料科学与艺术设计学院,内蒙古 呼和浩特 010000;美国田
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[目的]为提高二氧化钛(TiO2)光催化剂净化甲醛气体污染物的能力,利用具有优异光吸收性能和电子转移能力的碳量子点(CDs)掺杂改性TiO2,可大幅度提高TiO2光催化性能.[方法]采用3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)对亲水性纳米TiO2进行表面改性,并将禾本植物柳枝稷合成的CDs负载于TiO2制备了TiO2-CDs复合光催化木材功能涂层.借助高分辨透射电子显微镜、红外光谱、热重分析、紫外可见光光谱、荧光光谱等表征手段对CDs及其负载TiO2复合光催化剂进行表征,并以甲醛气体作为模拟污染物进行光催化降解实验.[结果]合成的CDs粒径尺寸为3 ～ 6 nm,表现为较好的石墨相结构,且CDs光致发光具有一定的激发依赖性.CDs功能化TiO2复合材料不仅在紫外光区域有较强的吸收,而且在400 ～ 500 nm波长范围内具有更宽的吸收带,CDs负载TiO2光催化涂层分别在紫外光源与紫外结合可见光源条件下对甲醛气体的净化效率达到68.26％和81.63％,较未改性的TiO2木材涂层提高了35.55％和38.71％,同时TiO2-CDs木材涂层可显著降低木材表面润湿性,其表面水接触角为96.4°,较对照组木材(62.5°)提升了54.24％.表面涂饰对木材表观颜色影响较小,TiO2-CDs净醛功能化木材的表面亮度较对照组木材轻微降低了5.22％,表面色差较对照组为11.03.此外,TiO2-CDs木材涂层具有优良的可重复使用性能,相比第一次循环,7次循环后试样对甲醛气体的降解效率仅分别下降了3.54％和2.56％.[结论]CDs掺杂功能化可拓宽TiO2光催化剂在可见光区域净化甲醛气体污染物的能力,同时改善木材表面润湿性,且对木材表观颜色影响较小,对于开发具有净化室内甲醛气体污染物功能的木质材料意义重大.
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