近日，我校制药与材料工程学院毛辉博士通过一步“水热法”，制备出具有多种纳米结构的银掺杂二氧化钛（TiO₂）光催化剂材料,该材料可用于降解废水中的有机污染物，这项制备方法步骤简单，制备过程无污染，原料成本便宜、易得，产物稳定性高，光催化效果明显，该方法适合在环保等应用领域推广。
图1 不同摩尔配比下银掺杂二氧化钛光催化剂材料的电镜图
TiO₂是一种廉价、高效的半导体材料。近年来，因其良好的化学稳定性、热稳定性、无毒性、超亲水性等优异性能，可用于减少环境污染和改善能源短缺的问题而备受关注，被广泛应用于光催化剂、自洁玻璃、防晒涂料和油墨等材料中，航空航天工业和锂电池领域也离不开它。但因纯的TiO₂的能带带隙较宽（3.2eV），只能吸收波长相对较短的紫外光，导致其对太阳光的利用率相对低，且光激发TiO₂等半导体材料产生的电子易与空穴复合，导致光量子效率降低，因此影响了TiO₂等半导体材料的催化性能，这在很大程度上限制了TiO₂在光催化领域的应用范围。
图2银掺杂二氧化钛光催化剂材料对甲基橙的光催化降解效果
近年来，许多研究人员曾使用不同的方法来提高TiO₂的光催化性能，包括负载贵金属、金属或非金属离子掺杂和与较窄禁带的半导体材料耦合等。2018年，毛辉博士已报道了通过掺杂铋元素进入二氧化钛来调整其电子结构，用来光催化降解废水中的罗丹明B，取得了良好的光催化降解效果。他通过“一步水热法”制备出具有多种纳米结构的银掺杂二氧化钛光催化剂材料，实验结果表明，在不同摩尔配比下具有不同结构的光催化剂材料在可见光照射下对废水有机污染物甲基橙的光降解效果不同，其中摩尔比Ag:TiO₂=20:100的共掺杂纳米二氧化钛催化剂在120分钟内对甲基橙的光降解率高达99%。
图3该研究的光催化降解机理
此项研究成果以《基于银掺杂二氧化钛复合材料的高性能光催化剂的简易制备方法》（Facile synthesis of high-performance photocatalysts based on Ag/TiO₂ composites）为题在线发表于Ceramics International期刊上（Ceramics International是国际工程科学领域的知名学术期刊之一，中科院分区为SCI二区top）。毛辉博士为论文第一作者及通讯作者，学校为第一完成单位和第一通讯单位。该研究也得到了浙江省自然科学基金委和金华市科学计划研究项目资助。
据悉，制药学院两名大二学生参与了该研究工作，两名同学表示在参与研究工作的同时，加深了对专业知识的理解，提高了专业技能。在毛辉的指导下，两名学生还参加浙江省职业规划大赛并获得三等奖，目前，正在积极的准备浙江省“挑战杯”“互联网+”等大学生创新创业项目。
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