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      本研究探索了還原氧化石墨烯(rGO)修飾的S-型異質結CeO₂/TiO₂在100-200℃下光熱催化氧化Hg⁰。采用BET、SEM、TEM、EDS、XRD、Raman、UV-Vis、XPS、EPR、UPS等方法對自制光熱催化劑的表面性能進行了表征。TiO₂的晶體結構以銳鈦礦為主，納米級CeO₂/TiO₂均勻分布在還原氧化石墨烯薄片表面。Hg⁰的氧化效率隨反應溫度的升高而降低，依次為η_100℃ = η_150℃ > η_200℃，說明Hg⁰的氧化是由吸附控制的質量傳遞而不是光熱催化反應控制的。Hg⁰在100-200℃時的氧化過程包括光催化和熱催化兩種反應機制。此外，rGO修飾的CeO₂/TiO₂可以耐受除100 ppm NO外的多種污染物(如SO₂和NO)，這略微降低了Hg⁰的氧化效率。

 
圖1. （a）GO、（b）CeO₂/TiO₂和（c）5GCT的SEM圖像；（d）5GCT的TEM圖像。

 
圖2. GO、TiO2、CeO₂/TiO₂和GCT的（a）XRD和（b）拉曼圖譜。

 
圖3. 光熱催化劑的光學性質。

 
圖4. 在UV_B照射和不照射時光熱催化劑對Hg⁰的氧化效率。

 
圖5. NO和SO₂對Hg⁰氧化效率的影響。

  
圖6. 在200℃下N₂ + O₂+NO +SO₂ +Hg⁰的氣氛，用5GCT對Hg⁰的氧化效率進行了循環試驗。

 
圖7. 光熱催化劑經過長期實驗后的XPS光譜(a) C 1s， (b) O 1s， (C) S 2p， (d) N 1s。

 
圖8. 光熱催化劑(a) DMPO-O₂^-和(b) DMPO-•OH的EPR譜。

 
圖9. rGO修飾的CeO₂/TiO₂ S型異質結光熱催化反應體系的電子路徑。
 
      相關研究成果由國立中山大學環境工程研究所（中國臺灣）Ji-Ren Zheng等人于2023年發表在Fuel (https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.127973)上。原文：S-scheme heterojunction CeO₂/TiO₂ modified by reduced graphene oxide (rGO) as charge transfer route for integrated photothermal catalytic oxidation of Hg⁰ 。

轉自《石墨烯研究》公眾號