石墨-鈦催化劑為除霾混凝土奠定基礎

近日，一支由博洛尼亞大學、米蘭理工大學、CNR、NEST、海德堡水泥集團、以色列理工學院、埃因霍溫理工大學等機構的研究者共同組建的研究團隊成功制成了一種新型的太陽能催化劑。該催化劑由石墨烯和二氧化鈦納米顆粒結合而成，能夠有效去除空氣中的污染物。與其他催化劑相比，該催化劑擁有更高的去除率。將石墨烯-鈦催化劑涂于建筑物或街道表面，可以有助于改善城市的空氣質(zhì)量，具有良好的應用前景。

除了人們熟知的二氧化碳外，通過汽車尾氣以及工業(yè)生產(chǎn)排放的氮氧化物（NOx）和揮發(fā)性有機化合物（VOCs）也是污染環(huán)境、危害人類健康的主要殺手。

在過去幾年里，研究人員嘗試采用二氧化鈦納米顆粒清除大氣污染物。二氧化鈦具有光催化劑作用，當它暴露在陽光下時，會分解NOx，將其氧化成惰性或無害的產(chǎn)品。在此之前，二氧化鈦憑借此特性已經(jīng)廣泛用于空氣凈化混凝土、鋁制建筑面板以及凈水器中。

文獻顯示，二氧化鈦將大氣中NOx轉(zhuǎn)化為無害的硝酸鹽，其效率高達45%。而通過添加石墨烯，這一轉(zhuǎn)化率可以提升至70%之多。

研究人員采用液相剝離技術將石墨烯層從基礎材料石墨上剝離下來，不過在這一過程中他們嘗試向混合物中添加了二氧化鈦納米顆粒，從而得到新型的石墨烯-二氧化鈦納米復合材料。將其涂敷于街道、人行道或建筑物墻體表面，可有效凈化空氣。它以太陽能為動力，轉(zhuǎn)化后得到的硝酸鹽對環(huán)境友好，并且隨著風雨而最終流失。

研究團隊通過制造光催化板并將其曝露于污染物中以測試它的性能。實驗中，研究團隊采用和VOCs分子結構相似的羅丹明B模擬污染物。當光催化板被紫外線激活時，結果表明石墨烯-二氧化鈦復合材料對羅丹明B的降解量要比單一的二氧化鈦催化劑多40%。

雖然擁有高效、環(huán)保、價廉等優(yōu)異特性，但是研究團隊也坦言，實現(xiàn)石墨烯的批量生產(chǎn)還是亟待解決的難題。

相信不久的將來，這項技術一定可以應用于綠色城市的建設之中。