近日，光電學(xué)院博士生姚良濤以第一作者身份在《材料科學(xué)與技術(shù)》（JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE & TECHNOLOGY，中科院一區(qū)TOP，IF：10.3）上發(fā)表了題為“負(fù)載有金屬Bi修飾的BixTiyOz/TiO2柔性靜電紡碳納米纖維及其在模擬太陽(yáng)光下降解有機(jī)污染物的應(yīng)用”（Electrospun Bi-decorated BixTiyOz/TiO2 flexible carbon nanofibers and their applications on degradating of organic pollutants under solar radiation）的研究成果，張大偉教授為通訊作者，國(guó)家糧食和物資儲(chǔ)備局標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量中心孫長(zhǎng)坡研究員、我校材化學(xué)院的李貴生教授和廉孜超教授等為論文的共同作者。姚良濤為光電學(xué)院莊松林院士、張大偉教授領(lǐng)導(dǎo)的超精密光學(xué)制造創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成員。
光催化技術(shù)作為一種新興的有機(jī)污染物與毒素消減方式，因其高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、安全等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越多地應(yīng)用于相關(guān)領(lǐng)域。但在光催化過(guò)程中，可能存在光催化劑比表面積較低不能與反應(yīng)物有效接觸、光譜吸收范圍狹窄、光生電荷復(fù)合率高等問(wèn)題，限制了光催化劑的光催化活性。在傳統(tǒng)光催化降解過(guò)程中，光催化劑是以粉末狀態(tài)分散于反應(yīng)底物中，造成光催化劑粉末很容易團(tuán)聚而抑制光生電荷分離，而且反應(yīng)過(guò)后的光催化劑分離一般需要經(jīng)歷離心或者過(guò)濾過(guò)程，需要大量能量和時(shí)間，還容易引起二次污染，這限制了它們的大規(guī)模應(yīng)用。
本論文合成的柔性光催化材料很好解決了這一問(wèn)題：首先通過(guò)將溶解有五水合硝酸鉍（Bi(NO3)3·5H2O）和鈦酸丁四脂（TBT）的聚丙烯腈（PAN）紡絲溶液，經(jīng)過(guò)靜電紡絲形成納米纖維薄膜，然后將納米纖維薄膜經(jīng)過(guò)預(yù)氧化和碳化處理，最終制備了柔性的薄膜狀光催化碳納米纖維復(fù)合材料（Bi/BixTiyOz-TiO2/CNFs）。該材料為具備納米級(jí)別的纖維結(jié)構(gòu)的柔性薄膜，具有優(yōu)異的光催化活性，且可以在反應(yīng)結(jié)束后方便地從底物中移除，避免了耗時(shí)耗能的分離過(guò)程。更值得一提的是，本論文中用于制備的所需原材料廉價(jià)易得、制備方法簡(jiǎn)單，為清除有機(jī)物污染和毒素提供了一種新的綠色方法。
柔性光催化碳納米纖維復(fù)合材料（Bi/BixTiyOz-TiO2/CNFs）制備過(guò)程示意圖
柔性光催化碳納米纖維復(fù)合材料（Bi/BixTiyOz-TiO2/CNFs）光催化機(jī)制原理圖
供稿：光電學(xué)院
