可回收光催化剂的结构调控与催化性能研究

光催化剂是一类能够在光照条件下催化化学反应的材料，广泛应用于环境净化、水处理、能源转换等领域。可回收光催化剂的结构调控与催化性能优化是当前研究的热点之一，目的在于提高催化效率、延长催化剂的使用寿命，并实现催化剂的回收再利用，以减少资源浪费。不同的光催化反应需要针对具体体系进行结构调控与优化。对于不同的应用场景，可能需要采用不同的策略来实现可回收光催化剂的结构调控与催化性能优化。

近日，“2023功率与光电半导体器件设计及集成应用论坛”于西安召开。论坛由第三代半导体产业技术创新战略联盟（CASA）指导，西安交通大学、极智半导体产业网（www.casmita.com）、第三代半导体产业主办，西安电子科技大学、中国科学院半导体研究所、第三代半导体产业技术创新战略联盟人才发展委员会、全国半导体应用产教融合（东莞）职业教育集团联合组织、西安和其光电股份有限公司等单位协办。期间，西北工业大学副教授王维佳带来了“可回收光催化剂的结构调控与催化性能研究”的主题报告。

光催化技术具有组成元素丰富，制备简单，高物、化、热稳定性，易功能化。缺点是光生载流子复合率高，比表面积小，易于团聚，难于回收。报告中分别介绍了以碳布为基底的光催化薄膜，以水凝胶为介质的光催化膜的工作思路和制备方法，以及结果与拓展研究。

其中，以碳布为基底的光催化薄膜的工作思路，制备结果显示，具有最高的染料吸附能力，循环降解优异，操作方便且易回收，室外阳光下实验表明其实际应用潜力。可控合成具有大横向尺寸和均匀薄层的二维g-C3N4形貌仍然是一个挑战。光催化剂的团聚仍未得到解决，极大影响了催化活性位点和光催化效率。

以水凝胶为介质的光催化膜的工作思路，制备结果显示，石墨相氮化碳被铆钉在水凝胶中，减少团聚。石墨相氮化碳与水凝胶具有紧密的界面结合。氮化碳与水凝胶之间形成N-N键，形成了强相互作用，导致紧密的连接界面，促进氮化碳和水发生光催化反应。

研究显示，氮化碳与水凝胶之间的相互作用，提高了对光的利用率。解决了粉末催化剂在反应中团聚、沉降的问题，提高了光生载流子的分离效率。

实现了易使用、易回收、可通过自储水产氢，脱离了对水浴的要求。通过吸附染料，实现了IPN复合水凝胶的染色，借助氮化碳光降解下染料的褪色程度，实现紫外辐射剂量的直观监测，制备出紫外监测健康手环。

审核编辑：刘清