锐钛矿光催化降解苯酚:氟离子吸附的影响大于磷酸根

摘要：

己知氟离子和磷酸根能加快锐钛矿和P25 TiO2光催化降解苯酚等有机物,但作用机理仍存在争议.合成了不含无机阴离子的锐钛矿,并在其表面沉积0.52 wt％ Pt (Pt/TiO2).在初始pH 5.2的水溶液中,99％的氟离子和磷酸根分别为F-和H2PO4-.加入0.1～30 mmol/L阴离子,苯酚的光催化降解速率常数(kobs)都增大,证实了氟离子和磷酸根均具有正效应.有趣的是,kobs增加倍数均与阴离子吸附量呈线性关系,其中氟离子的斜率大于磷酸根,而Pt/TiO2的斜率大于TiO2.这表明阴离子的正效应源于吸附于固体表面的阴离子,并且氟离子的活性大于磷酸根.(光)电化学测试表明,氟离子和磷酸根分别抑制和促进O2还原,但它们都促进苯酚氧化.此外,氟离子和磷酸根分别使TiO2平带电位移动-159 mV和89 mY.前者有利于TiO2价带与苯酚发生轨道重叠,后者有利于TiO2导带分别与O2发生轨道重叠,进而加快界面电荷转移.由于阴离子广泛存在,该结果将有助于半导体光催化的机理研究及其环境应用.

关键词：锐钛矿TiO2、氟离子、磷酸根、吸附、光电催化、电荷转移

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资助基金：项目受NSFC创新群体基金21621005

在线出版日期：2019-06-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：351-357