导电聚合物改性金属氧化物光催化剂的研究进展

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2022-0777

摘要/Abstract

摘要：

光催化技术降解污染物在环境修复和催化领域具有显著优势，针对传统金属氧化物存在禁带宽度大和电子-空穴对复合率高等缺点，导电聚合物改性成为提高金属氧化物光催化活性的一种有效方式。在导电聚合物/金属氧化物光催化剂的分类、制备方法和表征方式等基础上，综述了导电聚合物/金属氧化物的光催化机理及应用。导电聚合物/金属氧化物光催化活性的增强机制为导电聚合物的光敏化作用、导电聚合物和金属氧化物的协同作用。最后，阐明了导电聚合物/金属氧化物光催化剂研究面临的挑战，包括金属氧化物的能带调控、导电聚合物/金属氧化物光催化剂禁带宽度-能带结构与光敏化-协同作用的相互关系、导电聚合物官能团对导电聚合物/金属氧化物光催化活性的影响，并从光催化过程氧化机制、构效关系、理论模拟和新表征手段等方面进行了展望，以期为高效光催化剂的设计和应用提供有效理论支撑。

关键词: 导电聚合物, 金属氧化物, 光催化, 水处理

Abstract:

Photocatalytic technology has significant advantages in degrading pollutants in the fields of environmental remediation and catalysis. In response to the disadvantages of large band gap and high electron-hole pair recombination efficiency of traditional metal oxides，the conductive polymers modification is put forward as an efficient method to enhance the photocatalytic activity of metal oxide. On the basis of the classification，preparation methods and characterization methods of photocatalysts，the mechanism and application of conductive polymer/metal oxide photocatalysts were reviewed. The photocatalytic activity enhanced mechanism of conductive polymer/metal oxide included the photosensitization effect of conductive polymer，the synergetic effect between conductive polymer and metal oxide. In the end，the challenges of conductive polymer/metal oxide photocatalysts were proposed，including the control of energy band of metal oxide，the relationship between gap-structure of energy band and photosensitization-synergetic effect，effect of functional groups on photocatalytic activity of conductive polymer/metal oxide photocatalysts. Outlooks on oxidizing mechanism，structure-activity relationship，theoretical simulation and novel characterization of photocatalytic process were prospected，and the results could provide the theoretical support for design and applications of high efficient photocatalysts.

Key words: conductive polymer, metal oxide, photocatalysis, water treatment

中图分类号:

X703.1

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https://www.iwt.cn/CN/Y2023/V43/I10/26

图/表 3

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光催化剂	污染物	光源	污染物浓度	反应时间	去除效果	参考文献
PAN/TiO₂	MB	太阳光	5 mg/L	180 min	98.90%	〔8〕
PANI/TiO₂	MO	紫外光	10 mg/L	150 min	89%	〔12〕
Ppy/TiO₂	MO	可见光	10 mg/L	160 min	78%	〔14〕
PANI/M-TiO₂	RhB	可见光	10 mg/L	30 min	99.80%	〔16〕
Ppy/TiO₂	MO	紫外光	5 mg/L	90 min	90%	〔19〕
TiO₂-Mt/PT	R6G	可见光	125 mg/L	60 min	74.30%	〔20〕
PANI/BiOCl	MO	可见光	10 mg/L	210 min	67%	〔41〕
PANI/TiO₂	MO	可见光	10 mg/L	360 min	几乎全部降解	〔43〕
PANI/ZnO	MB	可见光	10 mg/L	60 min	82%	〔44〕
PANI/TiO₂	MB	可见光	10 mg/L	300 min	85%	〔45〕
PANI/TiO₂	RhB	紫外光	20 mg/L	120 min	83.2%	〔46〕
PT/TiO₂	MO	紫外光	40 mg/L	180 min	56.50%	〔47〕
PANI/ZnO	MO	紫外光	80 mg/L	120 min	93.60%	〔48〕
PFT/ZnO	RhB	可见光	10 mg/L	120 min	100%	〔49〕
PANI/TiO₂	大肠杆菌	紫外-可见光	10⁸ mL^-1	16 h	抑菌性能优异	〔45〕
PANI/TiO₂	大肠杆菌	紫外-可见光	形成生物膜	30 min	70.70%	〔50〕

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PANI/M-TiO₂	RhB	可见光	10 mg/L	30 min	99.80%	〔16〕
Ppy/TiO₂	MO	紫外光	5 mg/L	90 min	90%	〔19〕
TiO₂-Mt/PT	R6G	可见光	125 mg/L	60 min	74.30%	〔20〕
PANI/BiOCl	MO	可见光	10 mg/L	210 min	67%	〔41〕
PANI/TiO₂	MO	可见光	10 mg/L	360 min	几乎全部降解	〔43〕
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PANI/TiO₂	RhB	紫外光	20 mg/L	120 min	83.2%	〔46〕
PT/TiO₂	MO	紫外光	40 mg/L	180 min	56.50%	〔47〕
PANI/ZnO	MO	紫外光	80 mg/L	120 min	93.60%	〔48〕
PFT/ZnO	RhB	可见光	10 mg/L	120 min	100%	〔49〕
PANI/TiO₂	大肠杆菌	紫外-可见光	10⁸ mL^-1	16 h	抑菌性能优异	〔45〕
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