最近，皇家化学会Catalysis Science & Technology报道了我们关于静电诱导促进含盐废水中污染物的光催化矿化。由于涉及到污染物与催化剂的竞争吸光、Cl^-与污染物对光生·OH的竞争反应、以及半导体—助催化剂界面电子转移缓慢等问题，导致光催化含盐废水处理能量利用效率低下。

我们将催化剂固定在反应器光入射方向的光滑内壁，形成光催化固定床反应(refs. 1-2)，避免了污染物对入射光的竞争吸收。为了提高·OH利用率，我们采用电子掺杂改变TiO₂电子态，提高半导体电子浓度，增强静电作用而实现污染物分子在光催化剂附近的富集。并且，电子掺杂还能增加势阱态辅助电荷复合所依赖的位点，促进半导体—助催化剂界面电子转移(ref. 3)。此外，电子掺杂引发的半导体电子费米能级提升，能够促进含盐废水中水合阳离子的质子释放，降低局部pH，进一步促进半导体—助催化剂界面电子转移和由空穴转移引发的·OH产生(ref. 4)。我们在反应器光入射方向的光滑内壁固定Nb掺杂TiO₂，实现了连续流动光催化固定床反应中含盐废水低浓度苯酚的高效矿化。

此工作是在我们提出高效光催化固定床反应设计基础上，通过分析电子掺杂半导体与污染物分子的静电作用，结合固体负电荷对水合阳离子水解的促进作用而设计的。

全文信息和链接

Shugong Gao#, Tingyun Ge#, Bo Li*, Jiazang Chen*. (#Contributed Equally)
Electrostatic Induction Promotes Photocatalytic Contaminant Mineralization in Saline Wastewater
Catalysis Science & Technology 2023, 13, 6613-6634.

参考文献

1. Wei, X.; Liu, H.; Gao, S.; Jia, K.; Wang, Z.; Chen, J. Photocatalyst: To Be Dispersed or to Be Immobilized? The Crucial Role of Electron Transport in Photocatalytic Fixed Bed Reaction. J. Phys. Chem. Lett. 2022, 13, 9642-9648.

2. Wei, X.; Chen, J. Revealing the Efficient and Constant Photon Utilization of Photocatalytic Fixed Bed Reaction. J. Phys. Chem. Lett. 2023, 14, 5386-5389.

3. Xiang, H.; Wang, Z.; Chen, J. Revealing and facilitating the rate-determining step for efficient sunlight-driven photocatalysis. J. Phys. Chem. Lett. 2021, 12, 7665-7670.

4. Ge, T.; Chen, J. Evaluating a Second Time Scale for Hole Extraction in an Actual Photocatalytic Reaction: The Method. J. Phys. Chem. Lett. 2023, 14, 7477-7482.

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