混凝土与 PMMA 作为复杂氧化物可见光光催化剂载体的对比

《Materials Chemistry and Physics》：Concrete vs PMMA as Support for Visible-Light Photocatalysts of Complex Oxides

　　

摘要

研究表明，加气混凝土不仅是一种惰性载体，而是一种具有内在可见光光催化活性的功能性活性材料（Eg ～ 2.1 eV，亚甲基蓝降解率 16.8%），这种活性源于 C–S–H 相中的 Fe³⁺杂质和缺陷态。在所研究的复合氧化物中，NaVMoO₆和 KVMoO₆在退火过程中因碱金属扩散到混凝土中以及低温熔化而发生不可逆降解，使其失去催化活性。CsTeMoO₆在 350°C 以上热稳定性不佳，阻碍了其具有足够附着力固定化。只有 RbTe_1.5W_0.5O₆和 WO₃在 450–550°C 下固定化后保持其结构和缺陷介导的可见光吸收，实现了 34.1% 和 32.8% 的亚甲基蓝光降解率，是裸混凝土活性的两倍。相比之下，在 PMMA 载体上，NaVMoO₆、KVMoO₆和 CsTeMoO₆表现出高表观活性（76–95%），但由于对亚甲基蓝的高亲和力而表现出颗粒脱落。稳定的 PMMA 涂层（RbTe_1.5W_0.5O₆、WO₃、TiO₂）由于电荷复合仅显示 16–26% 的真实活性。这些发现确立了加气混凝土作为可见光光催化剂的合适载体，并确定 RbTe_1.5W_0.5O₆和 WO₃是自清洁建筑材料的有前途的候选材料。

章节摘要

引言

有机化合物，特别是合成染料和抗生素造成的水和空气污染，代表了我们这个时代最紧迫的环境挑战之一。传统处理方法在降解可生物降解化合物方面往往无效，推动了对高级氧化技术的积极寻找。在此背景下，基于半导体材料的非均相光催化被认为是一种极具前景的“绿色”技术，能够实现各种

合成方法

化合物 RbTe_1.5W_0.5O₆和 CsTeMoO₆通过固相反应制备，NaVMoO₆和 KVMoO₆通过溶胶 - 凝胶法合成，如前所述 [32], [33]。TiO₂和 WO₃粉末（Vecton, 99.99%）用作试剂。所有粉末均在行星球磨机（300 转/分钟）中与乙醇研磨 18 小时，使用刚玉研钵和 1 毫米氧化锆球。

复合材料采用以下方法制备。将 1x1x1 厘米的加气混凝土块放入

光催化粉末表征

光催化粉末按照之前建立的方法合成；二元氧化物直接用作试剂。所有样品均在行星球磨机中研磨至平均尺寸 100-400 纳米。这些复合氧化物的相纯度通过 X 射线粉末衍射分析确认（图 1）。WO₃和 TiO₂粉末具有单斜 P2₁/n 和四方 P4₂/mnm 晶体结构 [42], [43]。RbTe_1.5W_0.5O₆和 CsTeMoO₆化合物属于β-烧绿石结构类型

结论

研究证明，加气混凝土不是惰性载体，而是一种具有 2.1 eV 吸收边的功能性光催化材料，以及在可见光下亚甲基蓝降解反应中约 17% 的稳定活性。确定低于 250°C 的退火温度下的高吸附和光催化转化值是一种假象，与非固定化粉末的浸出有关，不能被视为复合材料的特征

CRediT 作者贡献声明

叶夫根尼·V·苏莱曼诺夫：监督，项目管理。迪安娜·G·福基娜：写作 - 初稿，研究，概念化。德米特里·N·提塔耶夫：资源，研究。列昂尼德·V·科皮洛夫：资源，研究。奥尔加·V·梅尔尼科娃：资源，研究。亚历山大·S·加诺夫：资源，研究。叶夫根尼·A·柳比莫夫：资源，研究。阿丽娜·A·皮亚特里科娃：资源，研究

资助

本工作得到了 俄罗斯联邦教育和科学部（项目编号 FSWR-2026-0006）的支持。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有任何已知的竞争性经济利益或个人关系，可能会影响本文中报告的工作。

致谢

本工作是在下诺夫哥罗德国立洛巴切夫斯基大学“新材料与资源节约技术”集体使用中心的设备上实施的。

迪安娜·G·福基娜|亚历山大·S·加诺夫|奥尔加·V·梅尔尼科娃|列昂尼德·V·科皮洛夫|德米特里·N·提塔耶夫|阿丽娜·A·皮亚特里科娃|叶夫根尼·A·柳比莫夫|叶夫根尼·V·苏莱曼诺夫

下诺夫哥罗德国立洛巴切夫斯基大学，俄罗斯下诺夫哥罗德