硅烷化分级TiO2/g-C3N4异质结多功能丙烯酸涂层的开发：光催化活性增强、机械强化与自清洁性能研究

（编辑推荐）本研究通过可控水解-缩合及热聚合法合成TiO2纳米颗粒与g-C3N4纳米片，经APTES硅烷化构建分级异质结，显著提升丙烯酸涂层的可见光响应（带隙2.55 eV）、电荷分离效率（瞬态光电流3倍增长）及机械性能（韧性15 mj/mm2），实现MB染料高效降解（Δb*>40）和循环稳定性（5次循环效率>95%），为智能涂层提供创新解决方案。

　　

Highlight

本研究通过将二氧化钛(TiO₂)纳米颗粒与石墨相氮化碳(g-C₃N₄)纳米片结合，并采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)进行表面功能化，成功开发出具有分级结构的异质结复合材料。该材料展现出三大突破性性能：

1. 1.

   光催化增效：带隙窄化至2.55 eV，可见光响应显著增强，瞬态光电流密度提升3倍；

2. 2.

   机械强化：韧性达15 mj/mm²，刚度提升至9 N/mm，强化指数达3.2；

3. 3.

   自清洁循环：5次循环后仍保持95%以上的MB降解效率，·OH和·O₂^?自由基起主导作用。

Conclusions

本研究系统评估了不同TiO₂负载量与APTES修饰的TiO₂/g-C₃N₄纳米复合材料在丙烯酸树脂(AR)薄膜中的多功能集成效果，通过多维度分析证实其协同优势：

• 电化学阻抗谱显示界面电阻降低，电荷传输效率提升；

• 色度分析表明UV/可见光下MB降解率(Δb>40)远超纯树脂(Δb<<3.5)；

• 力学测试揭示材料兼具高韧性与热稳定性，为智能涂层应用提供新范式。