微納米TiO2高效光催化還原CO2的研究.pdf

1、進入二十一世紀以后，能源危機和環(huán)境污染已經成為了人類面臨的兩大難題。大氣中CO2越來越多的含量造成危及全球的溫室效。以清潔太陽能為能源，利用光催化技術將CO2和H2O合成低碳有機物具有重要的理論及現實意義，被認為最有發(fā)展前景的CO2固定和轉化方法。由于TiO2納米材料具有如下優(yōu)點:強氧化性、無毒、環(huán)境友好、廉價、容易獲得、無二次污染等等，而成為了在光催化領域最受關注的半導體材料，占有極其重要的地位。
　　本文采用不同方法制備多孔T

2、iO2薄膜、Ag/Pt-TiO2納米棒薄膜，利用SEM-EDS、AFM、XRD、XPS、UV-vis和PL等材料表征方法對所制各光催化劑的晶體結構、形貌以及化學態(tài)進行系統(tǒng)分析。采用氣相色譜儀分析考察其在不同條件下光催化還原CO2的活性，并對反應機理進行了初步探討。本文還考察了外加靜電高壓對催化還原CO2的影響。主要內容如下:
　　1)、采用H2O2熱氧化處理Ti片的方法制備多孔TiO2薄膜。多孔TiO2薄膜具有優(yōu)秀的多孔外觀形貌，

3、表現出較高的光催化活性和穩(wěn)定性。室溫條件下，在模擬太陽光照下有H2O參與的條件下光催化還原CO2，多孔結構為光催化反應提供更多用于光催化反應的活性位點，目標檢測還原產物CO和CH4的最高產率分別為115μmol/gh和12μmol/g h。Ti3+和氧空位缺陷是促進催化劑呈現高活性的原因。
　　2)、采用水熱法制備TiO2納米棒薄膜，光還原沉積法修飾Ag/Pt納米顆粒。沉積在TiO2納米棒上的Ag/Pt納米顆粒的尺寸小于20nm，

4、且形貌良好，尺寸均勻，高度分散;Ag/Pt-TiO2納米復合物相比于純TiO2納米棒具有較高的光催化還原CO2為CH4的轉換率，最高產率達1.0μmol/g h;金屬半導體接觸形成的肖特基勢壘，以及金屬納米顆粒的局域表面等離子體振蕩效應可以促進復合催化劑的光催化活性。
　　3)、采用簡單的水熱法在FTO玻璃表面直接外延生納米棒狀TiO2薄膜。研究不同外加靜電高壓強度對TiO2薄膜光催化還原CO2的促進作用。CH4最高產率高達184