掺溴的CuO纳米颗粒与木质材料的复合材料用于光催化降解有机染料和挥发性有机化合物

《ACS Applied Materials & Interfaces》：Br-Doped CuO NPs@Wood for Photocatalytic Degrading Organic Dyes and VOCs

开发高效稳定的光催化材料对污染治理至关重要。本研究通过水热法将溴掺杂CuO纳米粒子原位固定于杨木基材，形成具有高比表面积和优循环稳定性的木材-半导体复合材料。实验表明该材料在可见光下10小时实现甲基蓝99.46%降解，循环稳定性达100次以上95%效率，同时表现出97.26%的丙酮、94.63%甲醛和87.79%氨气去除率。结构表征揭示Br掺杂引入氧空位和浅施主能级，有效窄化带隙至1.73eV并促进电荷分离。该策略为可扩展的环保型木材基光催化材料制备提供了新范式。

　　

开发可持续且高性能的光催化剂用于环境修复仍然是一个重大挑战。本文中，通过一种简单的水热方法，将溴掺杂的CuO纳米颗粒（Br-CuO NPs）原位固定在硬木和软木基底上，从而形成了坚固的木-半导体杂化结构。经过优化的Br-CuO NPs@poplar表现出出色的光催化活性，在10小时内实现了99.46%的亚甲蓝（MB）降解率，这一效率是未掺杂CuO的1.23倍，并且在连续100次循环后仍保持了95%以上的效率。此外，该光催化剂在可见光照射下能够有效降解气体污染物，分别实现了97.26%、94.63%和87.79%的丙酮、甲醛和氨的去除率。全面的结构和电子分析（SEM、EIS、PL）表明，溴掺杂引入了氧空位和浅层施主能级，从而缩小了带隙并促进了载流子的分离。这种原位掺杂-固定策略提供了一种可扩展且环保的方法，用于制备具有优异效率的木质光催化剂，以实现空气和水的同步净化。