近日，辽宁科技大学化工学院环境系王舰教授成功研究开发了一种核-双壳结构TiO2@MnOx@C光热复合催化材料，实现了对室内代表性的VOCs污染物-甲苯的光热协同降解净化。此复合催化材料不仅克服传统热催化能耗过高和贵金属负载催化剂价格昂贵等问题，而且克服光催化量子效率低和光谱响应范围窄等问题，最大限度地利用太阳能。该成果以“Multifunctional Core-double-Shell C@MnO@TiO₂ Catalysts with Enhanced Full-light Conversion for the Highly Efficient Photothermal Oxidation of Toluene”为题在线发表在Applied Catalysis B: Environmental期刊。
化学工程学院环境系王舰教授为论文第一作者，中国石油大学（北京）王雅君研究员和清华大学姚文清研究员为论文的共同通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金和辽宁省教育厅基金项目支持。
挥发性有机物(VOCs)是大气中的主要污染物来源，不仅对生态环境造成污染，也对人类健康造成严重威胁。该项工作针对传统光催化及热催化技术处理难降解VOCs的局限性，通过对催化材料进行核壳型结构设计，将光催化材料TiO₂、热催化材料MnOx以及碳球相结合，构筑光热协同催化复合体系，最终形成核-双壳结构C@MnOx@TiO₂三元复合材料（简称CMT）。CMT复合材料可以有效地将全光转化为热能，利用碳球实现空气污染物甲苯的快速吸附和富集，并激发TiO₂光催化和MnOx的全光驱动热催化产生光热协同效应，显著降低甲苯的催化燃烧温度，提高了甲苯矿化去除效率。而且改变 CMT复合材料中Mn/Ti摩尔比，可以调控外层TiO₂的包覆层厚度、表面氧物种的分配比（Oads/Olatt/Owat）及锰物种的电子价态（Mn2+/Mn3+/Mn4+），进而优化CMT复合材料中三元组分之间的光热协同效应。（供稿单位：化工学院 图片来源：化工学院）
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0926337322007305




CMT复合材料的暗场透射电镜，活性吸附氧及变价Mn离子的分布和光热催化降解甲苯活性



CMT光热协同降解甲苯光/热能量转化机理
编辑：徐文路