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二氧化钛是一种典型的半导体光催化剂,较大的禁带宽度使其只能吸收利用紫外光。二氧化钛负载纳米金可以拓展其对可见光的吸收,然而实际应用的一个关键问题是需要提高其可见光催化活性。本文使用P25型二氧化钛为载体制备了Au/P25催化剂,分别使用氧气、氢气、氮气、氩气的介质阻挡放电进行处理,考察等离子体处理对可见光催化氧化甲醛活性和表面性质的影响,并通过原位红外漫反射光谱研究了表面反应过程。使用连续型光催化氧化反应器,对比了不同气氛等离子体处理样品及未活化Au/P25和传统焙烧处理Au/P25的可见光催化氧化甲醛的活性。实验结果表明,氧等离子体、氢等离子体、氮等离子处理后Au/P25光催化活性有所提高,且氧等离子体处理Au/P25样品的光催化活性高于焙烧处理Au/P25样品。通过X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)、荧光光谱(PL spectroscopy)对各Au/P25样品进行了表征。XPS测试结果显示氧等离子处理后,Au/P25表面氧含量明显增多,约为30%,Au~0的含量降低至72%,而氢等离子体处理和焙烧处理均可将Au/P25表面的Au~+全部还原为Au~0。UV-vis DRS谱图中氢等离子体处理和焙烧处理的Au/P25在575 nm处有明显的局域表面等离子共振效应(LSPR),且其PL峰较低,样品具有较低的光生电子空穴复合几率;而经过氧等离子处理的Au/P25的LSPR效应较弱,但经30 min光催化反应后,其LSPR效应显著增强,这表明在光催化过程中,部分Au~+被还原为Au~0。通过原位红外漫反射光谱(DRIFTs)对各Au/P25样品的表面物种以及等离子体处理对Au/P25光催化氧化甲醛的影响机制做了进一步研究。DRIFTs结果表明,等离子体处理可提高甲醛在Au/P25催化剂上的吸附容量,并且提高吸附甲醛向甲酸盐、碳酸盐转化的速率。Au/P25经过氧等离子体处理后催化剂表面有大量的表面氧,促进了热电子在催化剂表面的转移,因此提高了甲酸盐向碳酸盐转化以及碳酸盐分解的速度,从而提高了甲醛的光催化氧化速率。