光催化

在解决纳米二氧化钛的光谱响应范围时，团队研究决定加入石墨烯材料，“纳米二氧化钛在吸光后会产生电子，如果不快速转化为自由基，电子就会‘跑’掉，石墨烯有强导电性，我们希望用石墨烯快速传输电子，转化自由基。”孟浩天说，理论是成立的，但实验过程很不顺利，他们连做了两个多月实验，尝试了各种配比，却始终不成功。后来他们才发现，石墨烯不溶于水，想要成功，要换成具有亲水性的氧化石墨烯材料，“有了氧化石墨烯及氧化铋等材料的加入，我们制备的光催化剂材料光谱响应范围，从只有紫外线，扩展到了紫外线和可见光。”

由于石墨烯独特的性质，石墨烯在光催化的三个步骤，即光吸收、电荷分离和表面反应中均起到关键作用。在光吸收方面，石墨烯不仅可以增强光活性组分的吸光强度、拓宽其吸光范围，还可以作为光敏剂自身产生电子。由于其良好的导电性，石墨烯被认为是促进光生载流子分离和迁移的有效助催化剂。此外，石墨烯超高的理论比表面积和独特的表面性质使其对特定反应物分子具有较强的吸附能力，有利于表面反应的进行。

石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（RGO）特殊的二维共轭结构保证了其作为支撑平台分散和稳定半导体材料（BiOX）的作用。其丰富的表面基团和电子接受转移能力发挥了电子收集和转运体的作用，抑制了电子空穴对的重组，有效地促进了电荷分离，从而增强了可见光下的有效光催化活性。但这些合成方法通常涉及两步或需要高温高压条件，且需要使用大量有机溶剂，增加了生产成本和环境污染风险，不利于工业化规模生产。因此，一步合成具有优异光催化活性的复合材料仍然是一个挑战，而无溶剂研磨法则是一种简单、快速、环保的合成方法。

可见光响应的石墨烯基光催化网膜（以下简称石墨烯基光催化网膜）是以天然材料为基材，通过独特涂覆工艺负载多层石墨烯基光催化材料而成，在可见光波长范围内即可产生优良的光催化效果。

碳量子点(CDs)独特的上转换性能导致入射光中的可见光部分能够被半导体光催化剂吸收，显著增强了催化剂对入射光的吸收和利用。此外，CDs优异的导电性抑制了光生电荷载流子的复合。在抗生素的降解过程中，抗生素在半导体表面吸附强弱效果会直接影响其光催化降解效率，然而，CDs对水溶液中抗生素的吸附能力并无提高，这就需要开发一种有效的方法来增强CDs修饰的BVO光催化剂对水溶液中污染物的吸附能力。