耦合共軛聚合物改性在光催化技術中的研究進展

劉海成，高闖闖，郝雙玲，薛婷婷，陳衛

(1.蘇州科技大學 環境科學與工程學院，江蘇 蘇州 215009； 2.河海大學 淺水湖泊綜合治理與資源開發教育部重點實驗室，江蘇 南京 210098)

世界經濟發展的同時也帶來了嚴重的環境污染問題，產生了大量有害難降解物質(農藥、工業化學品、工業副產物等)[1]。現有的混凝沉淀法、生物法無法對其進行有效處理，大部分污染物經過污水處理廠無法得到有效去除從而重新回到自然界中，在生物體內積累并長期存在，作為食物鏈頂端的人類的生命健康受到嚴重威脅，于是世界各國日益重視新技術開發和環境問題的治理[2]。其中，光催化技術在污染物降解方面極具潛力[3]，能夠將有機污染物完全礦化為二氧化碳和水。

1 耦合共軛聚合物改性的兩種途徑

根據目前的共軛聚合物在光催化技術中的改性應用，可以將該改性方法簡單化分為兩種：一是使得無可見光響應的材料獲得可見光催化活性；二是改善光催化材料的載流子轉移性能，抑制材料電子空穴對的復合。

1.1 與寬帶隙光催化材料的耦合

圖1 ZnO耦合PI光催化機理圖Fig.1 Photocatalytic mechanism diagram of ZnO coupling PI

1.2 與窄帶隙光催化材料的耦合

窄禁帶寬度的光催化劑能夠響應可見光，但有較高的電子空穴復合概率，耦合共軛聚合物能夠有效抑制光生電子空穴的重組。以Bi2MoO6與聚苯胺(PANI)的耦合來說明光催化機理(見圖2)。Bi2MoO6與PANI均具有較窄的帶隙寬度，在可見光下均能產生活性。兩者耦合后由于PANI與Bi2MoO6存在能級差，PANI的LUMO能級的電子轉移至Bi2MoO6的導帶，Bi2MoO6的空穴轉移至PANI的HOMO能級，從而抑制了兩者的電子空穴對的復合，增強了光催化活性[24]。……