做和一种极具应用前景的功能材料催化纸的制备

一种极具应用前景的功能材料：催化纸的制备

催化纸由于其独特的多孔三维状结构，将成为一种极具应用前景的功能材料。催化纸分为TiO2基催化纸、ZnO基催化纸、贵金属基催化纸三大类，本文综述了催化材料的修饰改性及其固着方式对催化性能的影响，提出了获得高催化性能和高强度催化纸需要解决的问题。

催化纸是以纤维或纸状结构材料为载体，通过湿部添加、涂布、浸渍或预先负载等方式，将具有催化特性的材料固着于纤维上而形成的复合材料。催化纸充分利用了纸张独特的多孔三维状结构，能够为污染物降解提供更大的接触面积，从而有效克服了以陶瓷和玻璃等基材等固定催化剂催化活性大幅度降低的缺点；同时纸质材料质量轻易折叠，将成为一种极具应用前景的功能材料。目前，在催化纸中应用的催化材料主要有纳米TiO2及修饰改性的纳米TiO2、ZnO纳米颗粒、贵金属纳米颗粒三大类。

以纳米TiO2及改性纳米TiO2为催化材料的催化纸

1.12、夹具的使用向高效力、低劳动强度的方向发展 TiO2基催化纸

含TiO2的催化纸，在弱荧光灯下可对乙醛气体进行光催化降解。为避免光催化反应的无选择性造成纤维素等有机物的降解，将陶瓷纤维添加到浆料中作为TiO2载体，经240h光催化反应，催化纸的相对抗张强度几乎不变。为进一步提高TiO2基催化纸的催化性能，在TiO2混晶中，可用金红石相TiO2较小的禁带宽度提高锐钛矿型TiO2电注意关断主电机源子和空穴的分离效率，降低电子-空穴的复合率，结果发现锐钛矿型和金红石型配比为52:48时，催化纸的催化性能最佳。

1.2 Ag-TiO2基催化纸

使用Ag、Au、Pt等贵金属对TiO2进行掺杂处理，可对光生电子产生较强的吸引力，有利于光生电子向TiO2表面迁移，有效阻止电子和空穴的复合，从而提高改性TiO2的催化性能。

1.3 以聚合物- TiO2复合材料为催化材料的催化纸

具有共扼分子结构的聚合物是强的电子体和优良的空穴传输材料，采用能与氧的Pπ轨道形成有效相互作用的共扼分子与纳米TiO2进行复合，不仅可将复合材料的光谱响应范围拓宽到可见光区域，还可提高光生电荷的分离效率，从而提高TiO2的催化效率。

1.4 ZnO- TiO2基催化纸

TiO2与其他不同禁带宽度的半导体材料(如ZnO)复合，利用其互补性质增强电荷分离，抑制光生电子与空穴的复合，显示出更高的催化活性和稳定性。

以纳米ZnO及改性纳米ZnO为催化材料的催化纸

2.1 ZnO基催化纸

ZnO具有优良的电学、光学和化学性质，是一种应用广泛的半导体材料，其禁带宽度为3..35Ev,以Zn倒排时间节点O为催化材料的催化纸多用于催化有机反应、抗菌等方面。

2.2 贵金属改性的ZnO基催化纸

为拓展ZnO纳米颗粒的光谱响应范围，提高载流子与电子的分离效率，ZnO与Au、Cu、Ag等金属的复合，且以聚酰胺环氧氯丙烷(PAE)作为湿强剂抄造的催化纸，完全满足水相中使用的强度要求。经5次循环使用后其催化活性未下降。

贵金属基催化纸

3.1 纳米银纸

纳米银颗粒(AgNPs)具有广泛的抗菌性，可通过与细菌蛋白质的巯基发生反应，破坏其结构，并产生活性氧簇(ROS)，损伤细菌DNA，达到抗菌效果。AgNPs可直接沉积在纤维上或在纤维上通过化学反应原位合成AgNPs，纳米银纸在提供无菌环境、抗菌食品包装方面得到了广泛应用。

3.2 纳米铂催化纸

铂(Pt)催化剂由于其高效的氧化和还原作用，在催化和电催化领域应用非常广泛。在表面活化的碳纤维上，通过原位合成法负载Pt纳米粒子(PtNPs)，TEM分析显示粒径小于10nm的PtNPs均匀分布在活化后的碳纤维表面，通过抄纸过程制备出纳米Pt催化纸。该催化纸可提高甲烷和NOx的转化率，并降低了反应响应温度。

3.3 纳米金催化纸

纳米金颗粒(AuNPs)对紫外和可见光有较好的吸收作用，在其表面产生等离子体共振效应，使纳米离子迅速升温，超过能垒促进反应发生，AuNPs可在温和条件下活化反应分子，成为新型催化剂。

3.4 其他金属催化纸

纳米钯催化剂(PdNPs)在酸性条件下的氧还原反应中显示出与PtNPs相似的催化活性，将PdNPs直接通过化学沉积负载在多孔碳纸上，其与商品PtNPs催化剂相比具有更高的电催化活性。化学沉积法可避免烧结过程，沉积过程受电解质扩散过程控制，与其他沉积方法相比，化学沉积法更为简单，且易于大规模化，对大规模生产低价电极具有较大吸引力。

发展展望

为使催化纸实现商业化，应从以下两个方面进行更深入的研究。

a、有效控制负载于纤维上的催化材料微观结构或结晶相组成，使其处于性能最佳的状态，从微观角度探讨催化纸中活性中心的作用机理及其稳定性的影响机制；

b、自由基反应不可避免地会造成纤维损伤，如何在提高催化材料无毒、无味、吸水率低其制品可着成各种色彩在纤维上的负载量和保证纤维强度两个方面获得一个最佳结合，制备高强度和高催化活性的催化纸。