DOI:10.1016/j.chemosphere.2020.129114

TiO2基纳米材料是降解有机染料污染物最有前途的光催化剂之一。在这项工作中，通过静电纺丝技术制备了Au-TiO2纳米纤维，然后在500℃下的空气中对其进行煅烧。形态和结构分析表明，该复合材料由TiO2纳米纤维和嵌入其中的Au纳米粒子组成，金纳米粒子广泛分布在整个TiO2多孔纤维结构中。研究了在太阳模拟器照射下，Au-TiO2纳米纤维对罗丹明B和亚甲基蓝的光催化性能。与原始TiO2纳米纤维相比，Au-TiO2纳米纤维表现出更好的光催化降解效率。Au纳米粒子在可见光谱范围内的等离子体共振吸收和Au-TiO2杂化物异质结处的有效电荷分离是导致光催化活性显著提高的关键因素。本研究证实了Au-TiO2电纺纳米纤维作为太阳光响应型光催化剂在有效去除水生环境中的染料污染物方面具有广阔的应用前景。

图1.示意图显示了Au修饰TiO2纳米纤维的制备及其作为高效光催化剂在太阳光下降解污染物的用途。

图2.（a）原始TiO2纳米纤维（黑色），Au-TiO2纳米纤维（蓝色）和预煅烧Au-TiO2纳米纤维（红色）的XRD图谱。还显示了Au（粉红色）和锐钛矿型TiO2（绿色）的XRD图谱。（b-c）煅烧前和煅烧后Au-TiO2纳米纤维的SEM图像。（d）煅烧后Au-TiO2纳米纤维的EDX光谱。

图3.（a-c）Au-TiO2纳米纤维和（d-f）原始TiO2纳米纤维的TEM图像。（c）中的红色箭头用于突出显示其中一个嵌入的Au纳米粒子。（g）代表性Au-TiO2纳米纤维的HAADF-STEM图像。还显示了（h）Au，（i）Ti和（j）O的EDX元素图，对应于（g）中的图像。

图4.原始TiO2纳米纤维（黑色）、5-nm的Au纳米粒子（红色）和Au-TiO2纳米纤维（蓝色）的UV-Vis吸收光谱。插图显示了三个样品的水分散体照片。

图5.在太阳光照射下，原始TiO2纳米纤维和Au-TiO2纳米纤维光催化降解（a-c）RhB和（d-f）MB的光催化性能比较。（a，b）和（d，e）中的插图显示在原始TiO2纳米纤维和Au-TiO2纳米纤维存在下，当太阳模拟器照射粉红色RhB溶液和蓝色MB溶液时观察到随时间推移的颜色变化。

图6.利用Au-TiO2纳米纤维杂化物作为光催化剂，太阳能驱动光催化降解有机染料污染物的原理图。

图7.（a）在太阳光照射下，使用再生Au-TiO2纳米纤维光催化降解RhB。（b）在使用的第一个和第二个循环中，Au-TiO2纳米纤维的光催化RhB降解速率。