近日,材料学院张世锋教授课题组在纤维素基材料光催化甲醛领域取得新进展,研究成果以“Innovative Ag-AgCl@TiO2@cellulose nanofiber porous composites with Z-scheme heterojunction for enhanced adsorption and photocatalytic degradation of formaldehyde”为题发表于中国科学院一区TOP期刊《Carbohydrate Polymers》(IF:10.7)。
甲醛作为室内常见的污染物,时刻危害着人类的健康,长期或高浓度暴露于甲醛中,会增加中毒风险,并可能引发鼻窦癌、鼻咽癌、皮肤癌、白血病等。因此,解决室内空气污染问题已成为保护人类健康和提高居住舒适度的关键。当前甲醛治理技术体系存在双重困境:其一,传统吸附材料存在吸附容量衰减快、二次解吸风险等技术瓶颈;其二,纳米级光催化剂因缺乏有效载体易发生团聚失活,实际应用中回收率不足,造成资源浪费与环境风险。基于此,开发多维度协同甲醛治理体系具有重要的研究意义。
本研究介绍了一种吸附-光催化协同降解甲醛体系。通过物理/化学双重交联、光还原和冷冻干燥技术,将光催化剂整合到纤维素基质中,制备了Ag-AgCl@TiO2@纤维素纳米纤维多孔复合材料。由于组分之间的氢键和静电吸附作用,该材料表现出优异的机械性能。此外,多孔复合材料对甲醛表现出优异的协同吸附-光催化降解性能。这归因于纤维素纳米纤维中丰富的极性官能团以及TiO2、Ag和AgCl形成的异质结构。该复合材料的最大光催化降解效率达到了99.54%。经过五次循环使用后,其降解效率仍保持在99.07%,表现出优异的可回收性。与同类材料相比,合成的多孔复合材料在降解速率、最大降解效率和循环利用性能方面表现突出。总之,本研究为空气净化提供了一种创新方法。

张世锋教授为通讯作者,论文第一作者为材料学院博士研究生于文凡,北京林业大学为第一完成单位。本研究得到了广西科技计划项目(No.AA23062010)的资助。
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