三明治结构钌插层二氧化钛光催化四环素降解性能研究

纳米TiO₂具有高催化活性、高化学稳定性、成本低廉和安全无毒等优势,是目前广泛使用的一类光催化剂,但较大的禁带宽度和较高的光生电子-空穴复合速率使其光子利用率偏低。本研究利用微刻蚀法设计合成了二维TiO₂纳米片,并进一步与Ru复合,构建了三明治结构Ru@TiO₂高效光催化剂。采用不同表征手段研究了三明治结构Ru@TiO₂的表面形貌、电子结构、光电特性和光降解盐酸四环素的性能。结果表明:插入Ru将TiO₂的光响应范围由紫外光区拓展至整个可见-近红外光区,光子吸收和载流子分离效率得以提升,同时提高了体系光催化活性。模拟太阳光(AM 1.5G, 100 mW·cm^–2)照射80min,三明治结构Ru@TiO₂高效光催化剂对盐酸四环素的降解效果出色,降解效率达到91.91%。本研究为TiO₂基高效光催化剂结构设计提供了一条有效途径。