石墨-钛催化剂为除霾混凝土奠定基础

近日，一支由博洛尼亚大学、米兰理工大学、CNR、NEST、海德堡水泥集团、以色列理工学院、埃因霍温理工大学等机构的研究者共同组建的研究团队成功制成了一种新型的太阳能催化剂。该催化剂由石墨烯和二氧化钛纳米颗粒结合而成，能够有效去除空气中的污染物。与其他催化剂相比，该催化剂拥有更高的去除率。将石墨烯-钛催化剂涂于建筑物或街道表面，可以有助于改善城市的空气质量，具有良好的应用前景。

除了人们熟知的二氧化碳外，通过汽车尾气以及工业生产排放的氮氧化物（NOx）和挥发性有机化合物（VOCs）也是污染环境、危害人类健康的主要杀手。

在过去几年里，研究人员尝试采用二氧化钛纳米颗粒清除大气污染物。二氧化钛具有光催化剂作用，当它暴露在阳光下时，会分解NOx，将其氧化成惰性或无害的产品。在此之前，二氧化钛凭借此特性已经广泛用于空气净化混凝土、铝制建筑面板以及净水器中。

文献显示，二氧化钛将大气中NOx转化为无害的硝酸盐，其效率高达45%。而通过添加石墨烯，这一转化率可以提升至70%之多。

研究人员采用液相剥离技术将石墨烯层从基础材料石墨上剥离下来，不过在这一过程中他们尝试向混合物中添加了二氧化钛纳米颗粒，从而得到新型的石墨烯-二氧化钛纳米复合材料。将其涂敷于街道、人行道或建筑物墙体表面，可有效净化空气。它以太阳能为动力，转化后得到的硝酸盐对环境友好，并且随着风雨而最终流失。

研究团队通过制造光催化板并将其曝露于污染物中以测试它的性能。实验中，研究团队采用和VOCs分子结构相似的罗丹明B模拟污染物。当光催化板被紫外线激活时，结果表明石墨烯-二氧化钛复合材料对罗丹明B的降解量要比单一的二氧化钛催化剂多40%。

虽然拥有高效、环保、价廉等优异特性，但是研究团队也坦言，实现石墨烯的批量生产还是亟待解决的难题。

相信不久的将来，这项技术一定可以应用于绿色城市的建设之中。