铜纳米颗粒修饰二氧化钛纳米纤维实现高效光催化产氢与多污染物降解

《Applied Ocean Research》：Non-noble metal copper nanoparticles modifying titanium dioxide nanofibers for highly efficient photocatalytic H 2 production and multiple pollutants degradation

本综述聚焦非贵金属铜纳米颗粒修饰二氧化钛纳米纤维（Cu/TiO2）的构建策略，系统阐述其通过局域表面等离子体共振效应（LSPR）与异质结协同作用，显著提升光催化产氢（H2）效率（1416 μmol·g?1·h?1）及污染物降解率（四环素98.41%），为环境修复与能源再生提供低成本高效催化剂设计新思路。

　　

Highlight

哇！这项研究真的把铜纳米颗粒（Cu NPs）玩出了新高度！通过简单的静电纺丝/煅烧和光沉积法，团队成功让Cu NPs稳稳扎根在二氧化钛（TiO₂）纳米纤维上，造出了一系列不同铜负载量的Cu/TiO₂复合材料。这些材料不仅颜值高（结构均匀），本事更大——在光催化产氢和污染物降解方面表现超级亮眼！

Section snippets

The fabrication of Cu/TiO₂ composite

看这里！制备过程就像做一道精密料理：先把聚乙烯吡咯烷酮（PVP）溶解在无水乙醇中，加入醋酸和钛酸四丁酯（TBT）搅拌成“酱料”，再用注射器静电纺丝成纤维，经过煅烧得到纯TiO₂纳米纤维。最后，通过光沉积法让铜纳米颗粒乖乖附着在纤维表面，Cu/TiO₂复合材料就诞生啦！

Composition and structure characterizations

扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）结果超有趣！纯TiO₂是直径约100±10纳米、长度数微米的一维纳米纤维（像超级细的面条）。负载Cu NPs后，纤维表面成功挂上了小铜球，而且X射线衍射（XRD）证明复合材料中同时存在锐钛矿相TiO₂和金属铜！紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）更显示，Cu/TiO₂对可见光的吸收能力大幅提升，这多亏了Cu NPs的局域表面等离子体共振（LSPR）效应。

Conclusions

总结时间到！Cu/TiO₂复合材料凭借TiO₂的异质结和Cu NPs的LSPR效应，实现了光生载流子的高效分离，从而在光催化产氢和降解污染物（四环素、罗丹明B、六价铬）中表现卓越。特别是1% Cu/TiO₂样品，产氢速率高达1416 μmol·g^?1·h^?1，甚至超过了1% Pt/TiO₂！这项研究为非贵金属/半导体催化剂的设计打开了新大门。