静电纺丝制备Au/TiO2网络状纳米纤维作为可见光催化剂

DOI：10.1038/s41598-019-44422-w

开发具有低成本，高反应活性和易于回收的巨大潜力的光催化剂，以彻底消除有毒化学物质和环境修复。在这项工作中，作者先使用一种简便的静电纺丝技术，然后在空气中煅烧，制备出Au / TiO2网络状纳米纤维。光催化测试表明，Au / TiO2网络状纳米纤维在紫外线、可见光和自然光辐射下，对若丹明B（RB）具有出色的光降解能力。增强的光催化活性可归因于Au纳米粒子的等离子体共振吸收，并且Au / TiO2异质结结构有效地分离了光生电子和空穴。此外，三维网络结构可以为RB降解提供大量的活动站点。

图1.纯TiO₂纳米纤维和Au / TiO₂纳米纤维的Au（5）/ TiO₂，Au（10）/ TiO₂和Au（15）/ TiO₂的XRD图。

图2.（a，b）具有不同放大倍数的纯TiO₂的SEM图像（c）样品Au（10）/ TiO₂的SEM图像，插图（c）显示更高的放大倍率; （d，e）样品Au（10）/ TiO₂具有不同放大倍数的TEM图像; （f）样品Au（10）/ TiO₂的HRTEM图像。

图3.纯TiO₂纳米纤维，Au（5）/ TiO₂纳米纤维，Au（10）/ TiO₂，Au（15）/ TiO₂纳米纤维的归一化UV-Vis漫反射光谱。

图4.（a）在黑暗中以及在紫外线可见光照射下不存在纳米纤维光催化剂的情况下，纯TiO₂纳米纤维，Au（5）/ TiO₂纳米纤维，Au（10）/ TiO₂和Au（15）/ TiO₂纳米纤维的RB的光降解速率（b）在可见光照射下（300 mw / cm²），不同纳米纤维的RB的光降解速率；（c）不同纳米纤维在可见光下RB降解的动力学线性模拟曲线。

图5.（a）自然光照射（15mw / cm²）下纯TiO₂纳米纤维和Au（10）/ TiO₂纳米纤维的RB溶液的光降解速率；（b）Au（10）/ TiO₂纳米纤维对RB溶液的光催化活性，其循环使用次数为3次。

图6.（a）一系列清除剂对RB对Au（10）/ TiO₂纳米纤维的降解效率的影响。空白，草酸铵（AO），苯醌（BQ），异丙醇（IPA）（照明时间t = 150min）。（b）Au / TiO₂纳米纤维的光降解机理示意图。