Page 70 - 《精细化工》2023年第8期
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·1684·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 40 卷

            的吸附，复合涂层光催化性能是纯 TiO 2 的 2.3 倍。稀                    善苯的光催化降解效率，在最佳湿度范围（35%~45%）
                     4+
            土离子 Ce 掺杂 TiO 2 也可以增强 VOCs 在涂层表面的                  时，苯的最大去除率为 87%。ANWER 等              [61] 直接在不
            化学和物理吸附       [58-59] ，促进催化反应，从而提高 TiO 2           锈钢网（SSM）上通过层层组装法制备出了具有肺泡
            的光催化活性。综上所述，单一相 TiO 2 基光催化剂具                       结构的 ZnO/NiMoO 4/m-C 3N 4@SSM 复合光催化涂层，
            有广泛的适用范围，而改性 TiO 2 复合光催化涂层还存                       肺泡结构实现了 VOCs 从空气到催化剂表面的转移，
            在重复使用率较低和材料易失活等问题，这也是光催                            肺泡结构中的孔洞作为 VOCs 的局部储存器，在低浓
            化涂层的共性问题，未来还需要针对这些问题进行深                            度和高浓度 VOCs 情况下可防止催化剂表面 VOCs 的
            入研究。                                               匮乏和过剩。由于吸附和光催化的协同作用，该涂层
                                                               在 90 min 内对甲苯的去除率约为 95%。研究还表明，
                                                                                –
                                                               自由基（•OH 和•O 2 ）与甲苯的氧化还原是降解甲苯
                                                               的主要作用来源。
                                                                   上述 ZnO 光催化涂层对 VOCs 表现出了较好的
                                                               降解效率，但是，ZnO 无法在可见光下降解 VOCs，
                                                               且其稳定性差，容易被光腐蚀，这大大限制了 ZnO
                                                               光催化涂层的应用。
                                                               3.2.2   其他金属基光催化涂层对 VOCs 的降解
                                                                   目前，虽然应用于降解 VOCs 的其他金属光催
                                                               化材料的相关研究较多，但是将其制成涂层的研究

                                                               相对较少,部分光催化材料，如 WO 3、MOF、LiNbO 3
                                                               等可作为光催化涂层应用于 VOCs 的净化。
                                                                   FUKUMURA 等     [62] 首先制备出了物理共混的
                                                               γ-WO 3 和 ɛ-WO 3 ，之后与 CeO 2 胶体混合制备出
                                                               CeO 2/WO 3 涂层。该涂层受到可见光照射时，通过 Ce             4+
                                                                   3+
                                                               和 Ce 之间的可逆价态变化提供氧或超氧化物，以实
                                                               现不同晶型的 WO 3 之间的协同作用和 CeO 2 对电子的
                                                               清除能力，使该涂层在 2 h 内可将 0.08 g/L 的乙醛完
                                                               全降解。LEE 等     [63] 通过电沉积法将粒径为 160 nm 的
                                                               MIL-100(Fe)均匀沉积在泡沫镍上，作为空气过滤器。

                                                               该涂层对 VOCs 的平均吸附率和去除率分别为
               图 3   甲苯的降解曲线（a）和动力学曲线（b）              [55]     94.25%和 75.95%，且具有较好的循环性能。目前，
               Fig. 3    Toluene degradation (a) and kinetic curves (b) [55]
                                                               非 TiO 2 基金属光催化剂主要应用于抗菌、染料降解、
            3.2   非 TiO 2 金属基光催化涂层对 VOCs 的降解                   产氢、 CO 2 还原等方面，应用于 VOCs 降解方面的研
                 为了实现太阳能对 VOCs 的净化，已经开发出许                      究相对较少，将其制成涂层用于 VOCs 的降解更是少
            多非 TiO 2 基金属光催化材料，主要有 Bi 基、WO 3、                   之又少，且大部分光催化涂层仅能在紫外光下降解
            金属氧化物、金属硫化物、钙钛矿、金属有机框架                             VOCs。
            （MOF）和水滑石等材料。但是这些光催化剂多为粉                           3.3   非金属光催化涂层对 VOCs 的降解
            末，将其涂覆于载体表面制备出光催化涂层的相关报                                尽管大多数含金属或重金属的光催化剂已被证
            道较少。在光催化涂层中应用较多的非 TiO 2 基金属光                       明具有优异的光催化活性，但有些重金属离子潜在的
            催化材料主要是 ZnO，其他光催化材料如 WO 3、MOF、                     溶出性可能会引起严重的健康问题。因此，迫切需要
            MnO x、LiNbO 3 等也可作为光催化涂层应用于 VOCs                   开发无金属的“绿色”光催化剂。在光催化领域常用
            的净化。                                               的无金属光催化材料有石墨相氮化碳(g-C 3N 4)、六方
            3.2.1  ZnO 基光催化涂层对 VOCs 的降解                        氮化硼(h-BN)、黑磷(BP)等，但是以上材料用作光催
                 ZnO 资源丰富、成本较低，其带隙为 3.37 eV，                   化涂层并净化 VOCs 的研究甚少，目前只有部分文
            仅 在紫外 光下 有光催 化活 性。 JAFARI 等               [60]  将  献 [57, 64-65] 将石墨相氮化碳用作光催化涂层并对室内的
            GO-SiO 2-ZnO 涂覆在玻璃纤维表面制得涂层并用于催                     VOCs 进行降解净化。
            化降解气态苯，考察了初始浓度、流速、湿度对光催                                g-C 3N 4 作为一种无毒、可见光响应较好、性质稳
            化性能的影响以及重复使用性能，该涂层可以有效改                            定的光催化剂，因不含重金属、低成本、资源丰富、
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