微納米TiO2高效光催化還原CO2的研究.pdf

1、進(jìn)入二十一世紀(jì)以后，能源危機(jī)和環(huán)境污染已經(jīng)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(shù)將CO2和H2O合成低碳有機(jī)物具有重要的理論及現(xiàn)實(shí)意義，被認(rèn)為最有發(fā)展前景的CO2固定和轉(zhuǎn)化方法。由于TiO2納米材料具有如下優(yōu)點(diǎn):強(qiáng)氧化性、無毒、環(huán)境友好、廉價(jià)、容易獲得、無二次污染等等，而成為了在光催化領(lǐng)域最受關(guān)注的半導(dǎo)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(duì)所制各光催化劑的晶體結(jié)構(gòu)、形貌以及化學(xué)態(tài)進(jìn)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(duì)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了初步探討。本文還考察了外加靜電高壓對(duì)催化還原CO2的影響。主要內(nèi)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(xiàn)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(jié)構(gòu)為光催化反應(yīng)提供更多用于光催化反應(yīng)的活性位點(diǎn)，目標(biāo)檢測(cè)還原產(chǎn)物CO和CH4的最高產(chǎn)率分別為115μmol/gh和12μmol/g h。Ti3+和氧空位缺陷是促進(jìn)催化劑呈現(xiàn)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(fù)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(zhuǎn)換率，最高產(chǎn)率達(dá)1.0μmol/g h;金屬半導(dǎo)體接觸形成的肖特基勢(shì)壘，以及金屬納米顆粒的局域表面等離子體振蕩效應(yīng)可以促進(jìn)復(fù)合催化劑的光催化活性。
　　3)、采用簡(jiǎn)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(qiáng)度對(duì)TiO2薄膜光催化還原CO2的促進(jìn)作用。CH4最高產(chǎn)率高達(dá)184