近日，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员孙静团队(纳米功能材料与光电应用课题组)在氧化钛基复合材料降解VOCs催化剂抗失活机制研究中取得进展。研究人员根据稀土元素特殊的4f电子结构和氧化还原石墨烯(rGO)的电子迁移率高、片层结构、理论比表面积大、大π键(与苯环类似)等特点，对TiO2的微观结构及光电学性质进行结构设计，使其光催化降解性能及抗失活性能显著提升。相关研究成果以Deactivation and Activation Mechanism of TiO2 and rGO/Er3+-TiO2 during Flowing Gaseous VOCs Photodegradation为题，发表在Appl. Catal. B, 284 (2021) 119813上，并申请了一项专利。上海硅酸盐所2016级硕博连读研究生饶泽鹏为论文第一作者，研究员谢晓峰和孙静为论文的通讯作者。
 

　　研究人员采用 “两步法”，制备出光催化剂rGO/Er3+-TiO2，此复合光催化剂对气相邻二甲苯(<100 ppm)展现出高效的光催化性能及优异的稳定性，对25 ppm的邻二甲苯的降解效率达100%，反应40 h后无明显失活现象。对比样TiO2和Er3+-TiO2样品光催化反应60 min后明显失活，其中，导致催化剂失活的主要原因是中间产物累积在催化表面，占据了反应活性位点。该研究首次揭示出rGO的引入不仅为气体污染物的吸附提供了更多空间，而且为中间产物提供了额外的吸附位点，从而保证了催化剂本征的反应活性位点的充分暴露，使其具有长效的光催化活性。该研究对光催化剂的失活和活化机理提供了新认识，为解决光催化材料在降解VOCs过程中面临的失活问题提供了解决策略。
 

　　研究工作得到首批国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的支持。
 

　　图1.0.1g 样品(a)对邻二甲苯的降解曲线，(b)CO2生成曲线，(c)光催化效率和矿化率
 

图2.光催化活性提高和阻止光催化剂的失活示意图