1. 文章信息

標題：Platinum−Copper Bimetallic Nanoparticles Supported on TiO2 as Catalysts for Photo−thermal Catalytic Toluene Combustion

頁碼：暫無，DOI：10.1021/acsanm.1c03429

 2. 文章鏈接

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsanm.1c03429

 3. 期刊信（xìn）息

期刊名（míng）：ACS Applied Nano Materials

ISSN：2574-0970

2020年影響（xiǎng）因子：5.097

分（fèn）區（qū）信息：中科院2區；JCR分區（Q2）

涉（shè）及研究方向：材料（liào）科學

 4. 作者（zhě）信息：第一作者是山東大學（xué）材料科學與工程學院碩士生齊園。通訊作（zuò）者為山東大學王鳳龍教授、劉久榮教授、吳濤研究員與蔣妍彥教授
5. 正文中標記產品所在位置截圖（tú）

6. 文章簡介：

      空氣中揮（huī）發性有（yǒu）機化合物(VOCs)的顯著增加造成了嚴重的環境汙染和人類（lèi）健康問題。在各種（zhǒng）去除VOCs的方法中，氣相光熱催化被認為是一種有效的（de）方法，它具（jù）有能耗（hào）低、轉換效率高的優點。近年來，貴金屬Pt基催（cuī）化劑因其在低溫（wēn）下的優異催化性能而受到廣泛的研究，但貴金屬的稀缺性（xìng）極大地限製了其實際應（yīng）用。

因此，通過引入第二種豐量金屬元素來降低貴金屬的（de）使用量，同時（shí）保持或提高催化性能（néng）成為解（jiě）決這一問題的有效（xiào）途徑，逐漸受到了科研工作者的廣泛關注。

本文通過（guò）調整Pt-Cu雙金屬的（de）元素（sù）比例，探究了PtCu–TiO₂催（cuī）化劑在光催化、熱催化及光熱協同催化過程中甲苯（běn）的降解情況。主要實驗結（jié）論如下（xià）：

1）通過硼氫化（huà）鈉一步還原法製備得到（dào）不同質量比的（de）Pt–Cu/TiO2催化劑，用於流動體係（xì）中甲苯的催化降解。結（jié）構表征表明，金（jīn）屬（shǔ）納米（mǐ）粒子尺寸在（zài）2–4 nm，均勻分布在銳鈦礦型（xíng）TiO2 (20 ~ 60 nm)表麵（miàn）。此外，高倍透射觀察（chá）發（fā）現金屬（shǔ）納米顆粒的晶格條紋介於Pt(111)與Cu(111)之間，EDX元素麵掃證明在雙金屬顆粒中，Pt與Cu均勻分布，從而證明了固溶體合金的形成。合金固溶體（tǐ）內部Pt元素與Cu元素有著較強的相互作用關（guān）係，從而能夠有效調控金屬的電子結構，對其與催（cuī）化反應物、中間產物、產物的（de）有著明顯（xiǎn）的（de）調節作用。通過（guò）優化兩種金屬元素的相對含量，有望獲取超過單獨Pt元素存在的催化性能，基於此開展了一係列研究內容。

2）探究了不同質（zhì）量比的Pt–Cu/TiO2催化劑對於光（guāng）催化、熱（rè）催化及（jí）光熱催化降解甲苯的性能。在單獨的熱催化或光催（cuī）化條件（jiàn）下，Pt與Cu質量比為4:1的催化劑（PT–4）表現出和純Pt催化（huà）劑相近的性能。在光熱耦合反應條件（jiàn）下，發現PT–4催化劑的甲苯降解性能超過了（le）純Pt催化劑，由（yóu）此說明了PtCu合金催化劑的優越性，甲苯–TPD實驗表明PtCu催化（huà）劑（jì）相對純Pt催化劑來說，能夠吸附更多的反應物，具有更多的（de）反（fǎn）應活（huó）性位點。

3）為了更係統的探究光與熱的協同作用，以PT–4催化劑為例，比較了其在光照下和無光照條件下的（de）催化性能。在光照射下，甲苯的（de）轉化（huà）率可以達到55%，但如果沒有（yǒu）外界的熱作為催化過程的驅動力，轉化率就不能再提高。當（dāng）溫度達到110 ℃時，PT–4催化劑光熱耦合催化降（jiàng）解甲苯的（de）效率接近100%，而在同樣溫度下熱催化降（jiàng）解甲苯的效率（lǜ）不到1%。這意味著低溫去除甲苯既需要光照射（shè），也（yě）需要外部加熱。因此，光和熱是催化過程中不可缺少的，由（yóu）此證明了光照和（hé）外（wài）加熱量在催（cuī）化（huà）甲苯降解過程中具有協同作用。

希（xī）望本（běn）文所做的工作能為未來設計在（zài）溫和條件下光（guāng）熱催化降解VOCs的高效雙金屬合金催化劑提供啟發式指導。文章DOI : 10.1021/acsanm.1c03429，原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsanm.1c03429

光熱催化降（jiàng）解甲苯原（yuán）理示意圖