铂氮共掺杂二氧化钛光催化-无光催化吸附双功能材料对气态甲醛的高效去除研究

本文推荐一种新型铂/氮共掺杂二氧化钛(Pt/N-TiO2)复合材料，通过构建肖特基结(Schottky junction)将带隙能(bandgap)从3.25 eV降至2.12 eV，并引入N 2p能级，实现在UV照射(32 W, 365 nm)下94.2%甲醛(FA)光催化氧化(PCO)效率，无光条件下仍保持78.9%吸附催化效率。该材料通过形成Pt-OH羟基化和•O2?自由基等活性氧物种，为室内挥发性有机物(VOCs)治理提供创新解决方案。

　　

亮点

铂/氮共掺杂二氧化钛(Pt/N-TiO₂)通过构建肖特基结实现带隙能(bandgap)从3.25 eV降至2.12 eV，并引入N 2p新能级。这种"双剑合璧"的改性策略赋予材料双重超能力：在紫外光(32 W, 365 nm)照射下变身高效"光催化战士"，实现94.2%甲醛(FA)降解率；在黑暗环境中化作"吸附捕手"，仍保持78.9%去除效率。

材料与方法

所有化学品均为分析纯级别。采用钛酸异丙酯(TTIP)为钛源，通过溶胶-凝胶法合成催化剂，并将1 wt%铂和N/Ti摩尔比1:1的Pt/N-TiO₂负载于陶瓷珠上。通过管式反应器系统测试不同条件(FA浓度100-500 ppm、氧气0-21%、湿度0-100%、流速100-500 mL/min)下的性能。

表面形貌分析

X射线衍射(PXRD)显示制备的TiO₂具有标准锐钛矿晶体结构( JCPDS 21-1272 )。与商业P25相比，Pt/N共掺杂导致(101)晶面衍射峰明显宽化，表明晶格畸变和缺陷位点增加——这正是其超高催化活性的"秘密武器"。

结论

这项研究如同为TiO₂装上了"双引擎"：氮掺杂如同"光能放大器"扩展光吸收范围，铂纳米团簇则像"电子快递员"促进电荷分离。二者协同作用产生的Pt-OH和•O₂^?活性氧物种，使材料在光照和黑暗条件下都能高效矿化甲醛。该工作为开发"全天候"空气净化系统提供了重要蓝图。