赵子旺, 丛树睿, 王春宇, 周术元, 彭猛, 王磊, 许嘉钰

高等学校化学学报 2024, 45 (9): 20240187-. DOI:10.7503/cjcu20240187

摘要（627）

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随着地球大气中臭氧（O₃）浓度的逐年升高, 臭氧已成为大气污染治理的一个重要污染物. 羟基自由基光催化反应对臭氧消除性能偏低, 仅提高羟基自由基产量的改性方法已不适用于臭氧光催化消除. 本文以Bi₂WO₆为基础, 先后进行了Fe掺杂以及TiO₂负载, 制备了一系列Fe-Bi₂WO₆@TiO₂复合材料, 并对复合材料进行了物性表征及臭氧催化活性测试. 结果表明, Fe-Bi₂WO₆@TiO₂材料具有典型的包覆结构, 表现出可见光响应并激发了氯自由基的生成. 氯自由基作为消除O₃的活性物种，驱动了一种类似“臭氧层空洞效应”的光化学反应机制, 即表面氯化的TiO₂受光激发产生氯自由基, 引发链式反应, 大幅提升了臭氧分解的性能. Fe-Bi₂WO₆@TiO₂对O₃的消除率最大为93%. 氯自由基的引入以及复合材料可见光响应的拓展, 可大幅提升光催化臭氧消除能力.

交流阻抗测试结果如图12所示. 可见，在避光条件下， 3种材料均具有较大的圆弧半径，表明无光条件下，这些材料界面具有较大的等效电阻. 在可见光照射时， FBWO和FBWO@T5C的圆弧半径大幅减小，表明二者具备良好的可见光光电响应能力. 此外，复合材料的等效电阻小于单体FBWO，证明在光催化过程中FBWO@T5C的光生载流子易于由内部向界面迁移，电子-空穴的复合率低于后者. TiO₂在光照条件下，等效电阻呈现减小的趋势，但依然远高于FBWO和FBWO@T5C. 因此，利用可见光响应FBWO构建包覆型FBWO@TXC复合材料可以有效促进光生电荷的分离，进而大幅提升可见光催化性能.