稀土掺杂钨酸钴纳米纤维的合成及光热协同光催化性能研究

摘要

为实现对太阳光全光谱的高效利用并提升钨酸钴（CoWO₄）的光催化性能，本研究采用静电纺丝技术制备了稀土(Ce³⁺、Eu³⁺、Yb³⁺、La³⁺)掺杂的一维CoWO₄纳米材料，系统研究了其结构、形貌、光催化及光热杀菌性能。X射线衍射（XRD）分析表明，所有样品均保持钨铁矿单斜晶系结构，稀土掺杂引起晶格畸变。扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）结果显示，掺杂后纳米管表面粗糙度增加并形成多孔结构，这为反应提供了更多活性位点。光催化性能测试显示，7%Ce-CoWO₄在可见光下140 min内对环丙沙星（CIP）的降解率达90.54%,在近红外光下7 h内降解率为81.84%。光电化学测试表明，稀土掺杂有效降低了电荷转移电阻并增强了光电流响应。在光热性能方面，5%Yb-CoWO₄在近红外光照射下使液体体系在360 s内升温至65℃,表现出优异的光热转换能力。抗菌实验结果表明，稀土掺杂样品在近红外光照射下对大肠杆菌具有显著的光热杀菌效果。本研究为开发具有全光谱响应能力的高效多功能光催化材料提供了新思路。

关键词

全光谱 / 钨酸钴 / 光催化 / 静电纺丝 / 稀土掺杂 / 光热杀菌 / 晶格畸变

基金资助

国家自然科学基金(52472216); 济南市高校创新团队项目(202228023)