用于增强苯酚光催化羟基化的磁性TiO2@NiFe-LDH/Fe3O4异质结构的设计

《ChemCatChem》：Design of Magnetic TiO2@NiFe-LDH/Fe3O4 Heterostructures for Enhanced Photocatalytic Hydroxylation of Phenol

三维核壳TiO?@NiFe-LDH/Fe?O?异质结构通过定向电子/空穴转移实现高效电荷分离，使苯酚羟基化为二羟基苯（DHB）的转化率达51.2%，选择性达91.2%，优于单一组分及TiO?@NiFe-LDH体系。Fe?O?磁性层确保催化剂可磁分离回收，经5次循环后活性保持稳定。

　　

摘要

光催化作用下苯酚羟基化的效率常常受到光生载流子快速复合的阻碍，这对实际应用构成了挑战。开发能够有效分离电荷同时确保易于回收的异质结构光催化剂至关重要。在本研究中，我们报道了一种具有三维核壳结构的TiO₂@NiFe-LDH/Fe₃O₄异质结构光催化剂，该催化剂是通过将Fe₃O₄纳米颗粒共沉淀到沉积在TiO₂纳米棒（TiO₂ NRs）上的NiFe层状双氢氧化物纳米片（NiFe-LDH）上制备得到的。这种磁性异质结构在苯酚羟基化为二羟基苯（DHB）的过程中表现出优异的光催化性能，苯酚转化率和DHB选择性分别达到了51.2%和91.2%，优于单独使用的TiO₂ NRs、Fe₃O₄、NiFe-LDH以及TiO₂@NiFe-LDH。其出色的性能归因于高效的电荷分离能力和快速的氧化还原反应。此外，回收实验验证了该光催化剂的稳定性以及易于回收的特性。这项工作凸显了异质结构策略在开发高性能、可回收光催化剂以用于工业应用方面的潜力。

图形摘要

三维核壳结构的TiO₂@NiFe-LDH/Fe₃O₄异质结构通过定向电子/空穴转移增强了电荷分离效果，实现了51.2%的苯酚转化率和91.2%的DHB选择性。具有磁性的Fe₃O₄使得催化剂在5个循环后仍能保持良好的回收性能，证明了该光催化剂设计的可扩展性。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可在本文的补充材料中找到。