近年來，層狀硅酸鹽材料作為典型的二維材料，因其來源豐富已廣泛用于催化劑載體和吸附劑方面，但大多由于本身的光化學(xué)惰性在光催化方面的應(yīng)用一直被忽略。事實上，天然的層狀硅酸鹽，如蛭石、蒙脫石等，層板由兩層硅氧四面體夾層鋁/鎂氧八面體組成，若利用具有光催化活性的過渡金屬氧化物替換原始的鋁/鎂氧八面體，得到的金屬硅酸鹽將被賦予光催化活性。
　　近日，中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所環(huán)境科學(xué)與技術(shù)研究室副研究員王蘭團(tuán)隊，以源于蛭石的活性二氧化硅為基體，利用液相外延生長法，成功合成了新型的層狀硅酸鋅納米片材料，并用于光催化降解有機(jī)污染物和光還原CO2制CO。該研究主要利用天然層狀硅酸鹽（蛭石）的二維特性和Si源，在晶格匹配效應(yīng)的作用下，通過液相外延生長技術(shù)，實現(xiàn)了Zn元素在硅氧四面體層間的成功置入，最終得到了單分散的二維硅酸鋅納米片。該材料具有蛭石狀的晶體結(jié)構(gòu)，片層厚度為8~15nm，直徑約為200nm，帶隙寬度為3.5eV，同時具有優(yōu)異的光催化氧化和還原性能，可有效降解4-氯苯酚有機(jī)污染物的還原CO2為CO，其速率分別是P25（商業(yè)化TiO2）的2.9倍和3倍。理論計算和實驗表明，該材料具有較正的價帶電位和較負(fù)的還原電位、大的比表面積和較為豐富的表面活性位點，因此呈現(xiàn)出了較高的光催化氧化和還原活性。該研究成果進(jìn)一步拓展了二維光催化材料的種類，使得類粘土礦結(jié)構(gòu)的金屬硅酸鹽在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用成為可能，也為其它新型二維材料的制備及應(yīng)用提供了一定的借鑒。
　　該研究成果發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angew. Chem. Int. Ed.)上。該研究工作得到國家基金委項目資助。
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層狀硅酸鋅的能帶結(jié)構(gòu)和光催化性能