掺硫多孔石墨烯对典型VOCs的光催化性能

摘要：

燃料燃烧、交通运输、化工生产等过程产生的挥发性有机污染物(volatile organic compounds,VOCs)是导致城市灰霾和光化学烟雾的重要物质.多相光催化反应因条件温和、直接利用太阳光驱动等优点而成为一种理想的VOCs降解技术.本研究采用密度泛函理论,计算掺杂非金属硫原子的单层多孔石墨烯(porous graphene,PG)的光催化性能,包括能带结构、能带边缘位置、分波态密度和前线轨道(highest occupied molecular orbital-lowest unoccu-pied molecular orbital,HOMO-LUMO)以及它的光学吸收谱,对O2、H2O和VOCs分子的吸附性能等,以探讨光催化降解VOCs的可能性.掺杂硫原子后,PG材料能带的带隙大幅降低,对O2分子的吸附能显著提高,结合能带边缘位置的结果,表明PG材料能产生更多的光生电子,并且提高了产生超氧自由基的能力.对比原始PG材料,硫掺杂PG(S-doped PG)材料的光学响应向红外区偏移,光吸收波长阈值增大,表明硫原子的掺杂大大提高了原始PG材料对可见光的吸收.此外,对VOCs较大的吸附能也表明S-doped PG是一种很有前途的降解VOCs的光催化剂,多维度的计算分析将为多孔石墨烯在光催化中的实际应用提供理论指导.

关键词：多孔石墨烯、光催化降解、硫掺杂、挥发性有机污染物、密度泛函理论

所属期刊栏目：67

分类号：O641;O4;TB34

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;广东省科技计划;广东省教育厅创新团队项目

在线出版日期：2022-04-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：976-985