华东理工大学化学与分子工程学院张金龙

xiudou

前言
2018年1月2号，《催化学报》在线发表了华东理工大学张金龙教授团队在有机聚合物半导体光催化去除环境污染物领域的最新研究成果。该工作报道了采用机械搅拌结合光还原的方法合成的纳米金与石墨烯共改性聚1,4-二苯基丁二炔(PDPB)复合材料同步光催化Cr(VI)还原与苯酚氧化反应。论文第一作者为：硕士研究生刘俊与方文章博士，论文共同通讯作者为：邢明阳副教授、张金龙教授。

背景介绍
近些年来，电镀和染料行业的工业废水中排放的有机污染物和重金属离子严重危害着环境。在这些有机污染物和重金属离子中，六价铬离子和苯酚的同步去除已经吸引了大量的关注。发展新型多功能复合光催化材料提供了一种很有前景的途径去解决这些环境问题。共轭聚合物由于其低廉的制造成本，快速的电子传送能力，优异的电化学性能和高的机械性能，使其作为一类新的能源材料受到了研究学者的广泛关注。最近，Remita等人（Nat. Mater., 2015, 14, 505）使用软模板方法制备的一种共轭聚合物聚1，4-二苯基丁二炔（PDPB）在可见光下对苯酚表现出较好的去除率。然而，聚合物PDPB依然存在一些缺陷从而限制了它在光催化处理污染物领域的应用，比如PDPB表现出一定的疏水性能从而使催化剂很难在水溶液中分散。另外，PDPB相对较窄的能带宽度也使其光生电子和空穴容易发生复合。为此，我们希望通过构建有机-无机杂化纳米光催化材料来实现高效去除重金属离子和有机污染物废水。


本文亮点
为了克服上述PDPB存在的缺点，我们引入氧化石墨烯来增加PDPB的亲水性，而通过引入金纳米粒子可以提高PDPB的光生载流子的迁移速率。我们通过简单的机械搅拌结合光还原的方法制备了Au-GO/PDPB复合材料。氧化石墨烯作为优异的电子传输载体，金纳米粒子作为光生电子捕获中心，大大提高了复合材料的光催化活性。与纯PDPB相比，所制备的Au-GO/PDPB复合材料在同步光催化去除六价铬离子和苯酚中表现出更高的催化性能。研究结果表明，当金的负载量为1wt%，氧化石墨烯的负载量为2wt%时，制得的Au-GO/PDPB复合材料在所有催化剂中表现出最好的光催化活性，其在4 h内对苯酚的去除率达到49.4%，相应的对于六价铬离子的还原率达到了77.4%。我们的研究提供了一种构建有机-无机杂化复合材料的方法，其在太阳光下可实现同步氧化降解有机污染物分子和还原重金属离子。