Pt、Cu共改性TiO2選擇性光催化還原CO2制CH4

作者：李長華,趙江婷,熊卓,趙永椿

摘要：光催化還原CO2是具有前景的可再生能源技術,但由于光生電子-空穴對的快速復合和對可見光的有限利用,TiO2表現出較低的光催化反應效率,為了提高TiO2光催化還原CO2的效率,用金屬改性TiO2是一種有效的方式。筆者通過化學還原法將Pt和Cu2O納米顆粒沉積在銳鈦礦TiO2晶體表面,系統研究了Pt、Cu共改性對TiO2光催化還原CO2性能的影響。光催化試驗結果表明,Pt沉積有利于生成CH4和H2,而Cu2O會抑制H 2的生成,且對CH4的選擇性低于Pt。Pt和Cu2O同時沉積在TiO2晶體上時,H2的生成受到抑制,CO2被選擇性地還原為CH4,選擇性達96.6%。催化劑表征結果表明,Pt能捕獲光生電子,從而提高催化劑上的電子密度,有利于多電子還原反應發生,高選擇性地生成CH4。Cu2O提高了催化劑對CO2的化學吸附能力,同時對水的吸附能力較弱,從而抑制H 2的生成,提高了光生電子對CO2還原的選擇性。此外,反應后的Pt-Cu/TiO2中Cu2O幾乎被完全還原為Cu,這可能是由于在光催化反應過程中,Pt沉積可促進光生電子向Cu2O遷移,在Cu2O還原為Cu的同時為光催化還原反應提供更多的電子,有利于CH4的選擇性生成。因此,Pt-Cu/TiO2催化劑可將CO2選擇性地還原為CH4。經3次循環試驗,催化劑的活性未降低,具有良好的穩定性。

發文機構：國家能源集團江西發電有限公司 華中科技大學煤燃燒國家重點實驗室

關鍵詞：CO2光催化還原TiO2選擇性共沉積CH4CO 2 photocatalytic reductionTiO 2selectivityco-depositedCH 4

分類號： TQ53[化學工程—煤化學工程]TK114[動力工程及工程熱物理—熱能工程]