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離子液體作為降解有機染料的壓電光催化劑

2024-08-21 10:03:05 sh默尼 13

光催化是一種將光輻射轉化為化學能并有效降解有機染料以解決水污染問題的環保方法。然而,光催化的大規模利用存在諸如光消耗低,光生電子(e-)和空穴(h+)載流子快速重組,光生載流子到達光催化劑表面的運動減少等局限性。因此,開發提高光催化效率的新方法至關重要。壓電光催化是壓電催化和光催化的協同作用。而聚丙烯腈(PAN)作為一種含氰聚合物,具有合適的壓電性能,對電壓變化很敏感。當PAN以納米纖維(NFs)的形式使用時,還能提高催化劑的可回收性和回收率。然而,對其光催化活性的研究鮮有報道。


靜電紡絲是一種常見的納米結構技術,可以從壓電聚合物中產生NFs,從而提高壓電性能。通過靜電紡絲制備的PAN NFs有望表現出良好的壓電響應、力學特性和高的壓電靈敏度。金屬有機骨架(MOFs)是近年來引入的具有壓電性的無機填料,其壓電性源于其高孔隙和廣泛的表面結構以及低密度。UiO-66由于其金屬基團和有機配體的可調性以及存在主客體相互作用而成為首選的壓電MOF材料。最近,在液態材料中也發現了壓電性,如1-己基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺酰基)亞胺(HMIM+TFSI-)1-丁基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺酰基)亞胺(BMIM+TFSI-)兩種室溫離子液體(ILs)。在壓電/非壓電聚合物基體中加入壓電/非壓電添加劑可以制備壓電復合材料。壓電復合材料能夠融合壓電添加劑的優異壓電性能和聚合物的強度和柔韌性等優異特性。

研究人員通過靜電紡絲將PAN作為壓電聚合物基體,HMIM+TFSI-為壓電光催化劑摻入Zr-UiO-66中混合,構建了一種新的壓電光催化劑ZrU@IL/ PAN NFs。并分別在單個超聲波(US)、單個光輻射、US和光源同時作用下對有機染料進行了壓電降解、光降解和壓電光降解研究,以證實壓電催化和光催化在染料去除中的協同作用。

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