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金红石-锐钛矿团聚过程促进U(VI)光催化还原

3、环境科学 > 专题7：关键核素与重金属的环境微界面过程及效应

TiO2能够有效光催化还原U(VI)，为铀资源利用及污染处理提供了重要途径。然而，TiO2常以多种晶型存在，不同晶型TiO2光催化性能存在一定差异。本实验主要研究了不同晶型TiO2（金红石与锐钛矿）对U(VI)光催化还原的影响。实验结果表明，金红石对U(VI)光催化还原作用强于锐钛矿。当体系中同时存在锐钛矿与金红石颗粒时，能够观察到对U(VI)的光催化还原产生了明显的协同促进作用。光催化反应后，U(VI)还原形成的UO2均沉积于金红石表面，而锐钛矿表面并没有铀的沉积。当体系中含有30 wt%锐钛矿和70 wt%金红石时，U(VI)光催化还原效率最高。在金红石-锐钛矿混合体系中，金红石{101}晶面趋于与锐钛矿{110}特异性匹配从而产生团聚作用。以上结果表明，物理混合的金红石与锐钛矿可通过团聚作用形成异质结，光催化过程中光生电子能够从锐钛矿有效迁移至金红石表面与U(VI)发生氧化还原。这一过程能够有效提升光生载流子寿命，有利于U(VI)的光催化还原。这一结果证明了不同晶型的光催化剂可通过物理作用形成异质结，促进催化剂的光催化活性，为材料光催化性能的提升提供了有效、简便的方法。