中國粉體網訊 近年來，層狀硅酸鹽材料作為典型的二維材料，因其來源豐富已廣泛用于催化劑載體和吸附劑方面，但大多由于本身的光化學惰性在光催化方面的應用一直被忽略。事實上，天然的層狀硅酸鹽，如蛭石、蒙脫石等，層板由兩層硅氧四面體夾層鋁/鎂氧八面體組成，若利用具有光催化活性的過渡金屬氧化物替換原始的鋁/鎂氧八面體，得到的金屬硅酸鹽將被賦予光催化活性。
近日，中國科學院新疆理化技術研究所環境科學與技術研究室副研究員王蘭團隊，以源于蛭石的活性二氧化硅為基體，利用液相外延生長法，成功合成了新型的層狀硅酸鋅納米片材料，并用于光催化降解有機污染物和光還原CO2制CO。該研究主要利用天然層狀硅酸鹽（蛭石）的二維特性和Si源，在晶格匹配效應的作用下，通過液相外延生長技術，實現了Zn元素在硅氧四面體層間的成功置入，最終得到了單分散的二維硅酸鋅納米片。該材料具有蛭石狀的晶體結構，片層厚度為8~15nm，直徑約為200nm，帶隙寬度為3.5eV，同時具有優異的光催化氧化和還原性能，可有效降解4-氯苯酚有機污染物的還原CO2為CO，其速率分別是P25（商業化TiO2）的2.9倍和3倍。理論計算和實驗表明，該材料具有較正的價帶電位和較負的還原電位、大的比表面積和較為豐富的表面活性位點，因此呈現出了較高的光催化氧化和還原活性。該研究成果進一步拓展了二維光催化材料的種類，使得類粘土礦結構的金屬硅酸鹽在光催化領域的應用成為可能，也為其它新型二維材料的制備及應用提供了一定的借鑒。
該研究成果發表在《德國應用化學》(Angew. Chem. Int. Ed.)上。該研究工作得到國家基金委項目資助。
層狀硅酸鋅的能帶結構和光催化性能
（中國粉體網編輯整理/墨玉）
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