文獻速讀
Catalysis Today：石墨烯雜化高能多面二氧化鈦，用于透明自清潔涂層
題目
題目：Graphene hybridized high energy faceted titanium dioxide for transparent self-cleaning coatings
石墨烯雜化高能多面二氧化鈦，用于透明自清潔涂層
關鍵詞
自清潔；石墨烯；透明涂層；潤濕性；TiO2平面
來源
出版年份：2020
來源：Catalysis Today
課題組：印度科欽科技大學Honey John課題組
研究背景
由于對自消毒、無污染、環保衛生的需求日益增長，開發自清潔表面涂層正在興起。自清潔涂層材料的主要要求是：具有高光催化活性以降解有機污染物；具有優異的抗菌性能、超親水性，以便于通過沖洗降解污染物達到清潔表面的目的；同時還應具備良好的光學透明度、光穩定性和耐久性。TiO2由于其良好的光電性能和環境友好性，在自清潔涂層應用的超親水金屬氧化物領域有較大前景。優良的結構組織、表面性質和固有電子特性是TiO2優于其他半導體的物理化學性質的主要原因。然而，由于其對可見光有限的光學響應和較快的復合速率，TiO2納米顆粒本身的光催化和超親水行為非常低。盡管負載貴金屬的TiO2表現出優異的光響應，但這些都是稀有金屬且成本較高。石墨烯因其高導電性、高比表面積和優秀的光學特性而被認為是貴金屬的良好替代品，且石墨烯可以增強TiO2的光響應特性，并作為電子的良好清除劑。
研究出發點
本文報道了一種新的定制水熱改性溶膠-凝膠法合成負載TiO2的超親水石墨烯，討論石墨烯層對TiO2光催化和超親水性能的增強作用及其影響。
研究內容
通過銳鈦礦型TiO2與石墨烯片的雜化，制備并開發了一種透明的超親水自清潔納米涂層，利用拉曼光譜、透射電鏡和DRS紫外-可見光譜分析對合成樣品的物相、結晶度、暴露面和光學性質進行研究。
圖1 T1-3和T1-3/G混合體的TEM圖像，相應的直方圖顯示了粒度分布；（a）的插圖顯示了橢球體TiO2的三維模型，顯示了不同的面。紅色箭頭指向石墨烯薄片
圖2 T1-3/G雜化材料中電荷轉移機理圖
圖3 T1-3/G旋涂玻璃表面紫外線照射前后的接觸角測量（a）、透射光譜（b）和光學圖像（c）
主要結論
采用水熱改性溶膠-凝膠法合成了TiO2與石墨烯的二元雜化物。石墨烯具有較高的電子遷移率，因此有利于光生電荷分離。從PL光譜可以證實，石墨烯清除CB電子可以提高TiO2中的復合時間。因此，石墨烯和TiO2之間產生的協同作用使所制備的涂層具有優異的自清潔性能，在紫外線照射150分鐘后，染料降解率為100%，在紫外線照射15分鐘后，水接觸角接近0°，透明度為94%。因此， TiO2/石墨烯雜化物顯示了作為透明超親水自清潔納米涂層在太陽能電池板、光致變色屏、玻璃窗、醫院房間、食品工業等方面的應用前景。
文獻鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.cattod.2019.09.029
