本研究探索了还原氧化石墨烯(rGO)修饰的S-型异质结CeO
2/TiO
2在100-200℃下光热催化氧化Hg
0。采用BET、SEM、TEM、EDS、XRD、Raman、UV-Vis、XPS、EPR、UPS等方法对自制光热催化剂的表面性能进行了表征。TiO
2的晶体结构以锐钛矿为主,纳米级CeO
2/TiO
2均匀分布在还原氧化石墨烯薄片表面。Hg
0的氧化效率随反应温度的升高而降低,依次为η
100℃ = η
150℃ > η
200℃,说明Hg
0的氧化是由吸附控制的质量传递而不是光热催化反应控制的。Hg
0在100-200℃时的氧化过程包括光催化和热催化两种反应机制。此外,rGO修饰的CeO
2/TiO
2可以耐受除100 ppm NO外的多种污染物(如SO
2和NO),这略微降低了Hg
0的氧化效率。
图1. (a)GO、(b)CeO
2/TiO
2和(c)5GCT的SEM图像;(d)5GCT的TEM图像。
图2. GO、TiO2、CeO
2/TiO
2和GCT的(a)XRD和(b)拉曼图谱。
图3. 光热催化剂的光学性质。
图4. 在UV
B照射和不照射时光热催化剂对Hg
0的氧化效率。
图5. NO和SO
2对Hg
0氧化效率的影响。
图6. 在200℃下N
2 + O
2+NO +SO
2 +Hg
0的气氛,用5GCT对Hg
0的氧化效率进行了循环试验。
图7. 光热催化剂经过长期实验后的XPS光谱(a) C 1s, (b) O 1s, (C) S 2p, (d) N 1s。
图8. 光热催化剂(a) DMPO-O
2-和(b) DMPO-•OH的EPR谱。
图9. rGO修饰的CeO
2/TiO
2 S型异质结光热催化反应体系的电子路径。
相关研究成果由国立中山大学环境工程研究所(中国台湾)Ji-Ren Zheng等人于2023年发表在Fuel (https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.127973)上。原文:S-scheme heterojunction CeO
2/TiO
2 modified by reduced graphene oxide (rGO) as charge transfer route for integrated photothermal catalytic oxidation of Hg
0 。
转自《石墨烯研究》公众号