日本久久久久久一区-国产麻豆乱视频av-日韩黄色一级免费电影-精品久久久久久久二区-久久亚洲精品尤物-久久久久偷看国产亚洲87-日韩精品资源在线观看,-久久草视频免费观看-亚洲少妇久久嫩13,91精品福利小视频,日韩欧美熟妇在线播放,亚洲成熟女人毛茸茸

預(yù)存

登錄注冊

Document

當(dāng)前位置：文庫百科 ? 文章詳情

「綜述」TiO2在光催化CO2還原中的應(yīng)用知多少？（下）

來源：本站時間：2019-12-28 00:36:44 瀏覽：8812次

【提高光催CO2還原性能的方法】

在前期的介紹中，我們了解到光催化反應(yīng)主要使用摻雜、金屬沉積、堿性修飾、形成異質(zhì)結(jié)以及碳基材料的負(fù)載五種方法提高TiO₂材料的性能。

摻雜

TiO₂的禁帶寬度較大（3.2eV），因此必須使用紫外光進(jìn)行照射才能進(jìn)行光催化反應(yīng)。實(shí)際上，太陽光中只有大約5%為紫外光，這就造成了太陽能的極大浪費(fèi)，所以如何提高其在可見光范圍內(nèi)的吸收十分必要。摻雜是一種應(yīng)用十分廣泛的拓展半導(dǎo)體材料吸收光譜范圍的方法。通過金屬元素的摻雜，可以在TiO₂的導(dǎo)帶下產(chǎn)生一空的能態(tài)，新能級的引入可以提高材料對全光譜的利用效率。但是，過多雜質(zhì)的引入會導(dǎo)致大量的缺陷密度，這對于反應(yīng)的進(jìn)行極為不利。此外，金屬摻雜所造成的光腐蝕也會影響材料的長期穩(wěn)定性能。而I、N、S和C元素的摻雜較好地緩解了這一問題。

金屬沉積

眾所周知，TiO₂在紫外光照射時進(jìn)行的光催化反應(yīng)中由于電子-空穴的快速復(fù)合使得CO₂還原的反應(yīng)效率很低。而通過金屬在材料表面的沉積可以有效阻止光生電子-空穴的復(fù)合，從而提高其催化性能。一般來說，金屬納米顆粒的費(fèi)米能級低于TiO₂的導(dǎo)帶，這就會在金屬和TiO₂的界面間產(chǎn)生肖特基勢壘。在光照的條件下，光生電子會通過肖特基勢壘快速轉(zhuǎn)移至金屬表面，直到二者的費(fèi)米能級相等為止。與此同時，光生空穴則留在TiO₂內(nèi)部。這就使光生電子和空穴得到了有效分離。此外，金屬的功函數(shù)在電子-空穴的分離效率提升方面也有巨大影響，功函數(shù)高的金屬接受電子的能力也隨之提高，這也進(jìn)一步增強(qiáng)了電子-空穴對的分離。

圖1 金屬沉積的增強(qiáng)性能機(jī)理

堿性修飾

除了加強(qiáng)光生電子-空穴的分離效率外，提高材料對于CO₂的吸附能力也是增強(qiáng)光催化性能的重要思路。由于CO₂為酸性氧化物，因此通過堿性吸附劑增強(qiáng)CO₂的化學(xué)吸附也就順理成章。將堿性吸附劑沉積在TiO₂表面或者對TiO₂進(jìn)行堿性化處理應(yīng)該能夠大幅提高CO₂的吸附。此外，堿性吸附劑上的活性基團(tuán)也可以參與到CO₂的光催化還原反應(yīng)中來，在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物也有效地促進(jìn)了還原反應(yīng)的進(jìn)行。堿性化處理的材料不僅吸附CO₂能力得到了提高，更能夠活化CO₂分子，增強(qiáng)材料的反應(yīng)性能。

形成異質(zhì)結(jié)

在提高材料性能的研究中，形成異質(zhì)結(jié)是其中最為常用的方法之一，對于半導(dǎo)體材料來說更是如此。這不僅會促進(jìn)電子-空穴的有效分離，同時也分離了氧化和還原的反應(yīng)位，促進(jìn)了反應(yīng)的發(fā)生。

圖2 形成異質(zhì)結(jié)

負(fù)載碳基材料

金屬材料的摻雜和沉積可以有效提高CO₂還原反應(yīng)的效率，但是，金屬元素通常比較稀有，價格昂貴，而碳基材料來源廣泛，電導(dǎo)率高，表面積大而且表面特性可控，此外，碳基材料抗腐蝕，這對于材料的長期穩(wěn)定性也起到了重要作用。因此，利用碳基材料（例如石墨烯、碳納米管等）替代金屬沉積在材料表面成為了今年來熱點(diǎn)的研究方向。

【總結(jié)】

當(dāng)前的研究者們付出了巨大的努力提高材料的性能，并取得了相當(dāng)可喜的成果，為未來該領(lǐng)域的研究指明了方向，提供了思路。但是，我們也應(yīng)該看到，當(dāng)前的研究還存在諸如具體的反應(yīng)機(jī)理仍然不清楚、材料對于光能的利用效率偏低、材料的長期穩(wěn)定性不足以及反應(yīng)產(chǎn)物的可控合成性差等問題，這些目前存在的問題同時也是日后研究的主要方向，突破了這些CO₂還原反應(yīng)中的桎梏后，相信人類能在可持續(xù)發(fā)展的路上越走越遠(yuǎn)，越走越寬。

本文內(nèi)容主要基于Applied Surface Science 392 (2017) 658–686，文末會列出相關(guān)的文獻(xiàn)，感興趣的讀者可以自行下載查看。

【參考文獻(xiàn)】

1.JingxiangLow, Bei Cheng, Jiaguo Yu, Surface modification and enhanced photocatalytic CO₂reduction performance of TiO₂: a review, Applied Surface Science 392 (2017) 658–686.

2.Slamet,H.W. Nasution, E. Purnama, S. Kosela, J. Gunlazuardi, Photocatalytic reduction of CO₂on copper-doped titania catalysts prepared byimproved-impregnation method, Catal. Commun. 6 (2005) 313–319.

3.Y.Liu, S. Zhou, J. Li, Y. Wang, G. Jiang, Z. Zhao, B. Liu, X. Gong, A.Duan, J. Liu, Photocatalytic reduction of CO₂with water vapor on surface La-modified TiO₂nanoparticles with enhanced CH₄selectivity, Appl. Catal. B 168 (2015)125–131.

4.X.Feng, J.D. Sloppy, T.J. LaTempa, M. Paulose, S. Komarneni, N. Bao,C.A.Grimes, Synthesis and deposition of ultrafine Pt nanoparticles within high aspect ratio TiO₂nanotube arrays: application to the photocatalytic reduction of carbon dioxide, J. Mater. Chem. 21 (2011) 13429–13433.

5.W.-N.Wang, W.-J. An, B. Ramalingam, S. Mukherjee, D.M. Niedzwiedzki,S.Gangopadhyay, P. Biswas, Size and structure matter: enhanced CO₂photoreduction efficiency by size-resolved ultrafine Pt nanoparticleson TiO₂single crystals, J. Am. Chem. Soc. 134 (2012) 11276–11281.

6.X.Meng, S. Ouyang, T. Kako, P. Li, Q. Yu, T. Wang, J. Ye,Photocatalytic CO₂conversion over alkali modified TiO₂without loading noble metal cocatalyst, Chem. Commun. 50 (2014)11517–11519.

7.L.Liu, C. Zhao, H. Zhao, D. Pitts, Y. Li, Porous microspheres of MgO-patched TiO₂for CO₂photoreduction with H₂O vapor: temperature-dependent activity and stability, Chem. Commun. 49(2013) 3664–3666.

8.H.Wang, L. Zhang, Z. Chen, J. Hu, S. Li, Z. Wang, J. Liu, X. Wang,Semiconductor heterojunction photocatalysts: design, construction, and photocatalytic performances, Chem. Soc. Rev. 43 (2014) 5234–5244.

9.S.J.Moniz, S.A. Shevlin, D.J. Martin, Z.-X. Guo, J. Tang, Visible-lightdriven heterojunction photocatalysts for water splitting-a criticalreview, Energy Environ. Sci. 8 (2015) 731–759.

10.M.M.Gui, S.P. Chai, B.Q. Xu, A.R. Mohamed, Enhanced visible light responsive MWCNT/TiO₂core-shell nanocomposites as the potential photocatalyst for reduction of CO₂into methane, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 122 (2014) 183–189.

11.L.-L.Tan, W.-J. Ong, S.-P. Chai, B.T. Goh, A.R. Mohamed,Visible-light-active oxygen-rich TiO₂decorated 2D graphene oxide with enhanced photocatalytic activitytoward carbon dioxide reduction, Appl. Catal. B 179(2015) 160–170

測試狗·科研服務(wù)（www.5g2a.com）可做XPS、TEM、FIB、SIMS、SQUID、AFM等常規(guī)測試；同步輻射可開展XAFS（XANES，EXAFS）等實(shí)驗(yàn)；球差電鏡現(xiàn)場測試原子相STEM-HAADF、EELS-Mapping等；礦物解離分析儀MLA，同位素等地質(zhì)方向測試；DFT第一性原理，MD分子模擬等計算模擬；還有原位拉伸/變溫SEM、變溫XPS等原位實(shí)驗(yàn)。服務(wù)的成果已在JACS，AM，NC，Materials Today等頂刊發(fā)表。測試狗期待與你一起努力，讓科研不留遺憾~

聲明：本文版權(quán)屬于測試狗，投稿轉(zhuǎn)載請聯(lián)系GO三思（kf01@ceshigo.com），如需轉(zhuǎn)載請注明出處，并附有原文鏈接，謝謝！

上一篇：干貨丨必備技能！石墨烯拉曼光譜測試詳解

下一篇：「科研干貨」超全，XRD應(yīng)用案例（取向、定性、定量啥子都有）

相關(guān)文章

基礎(chǔ)理論丨一文了解XPS（概念、定性定量分析、分析方法、譜線結(jié)構(gòu)）

2020-05-03

手把手教你用ChemDraw 畫化學(xué)結(jié)構(gòu)式：基礎(chǔ)篇

2021-06-19

晶體結(jié)構(gòu)可視化軟件 VESTA使用教程（下篇）

2021-01-22

【科研干貨】電化學(xué)表征：循環(huán)伏安法詳解（上）

2019-10-25

【科研干貨】電化學(xué)表征：循環(huán)伏安法詳解（下）

2019-10-25

XRD的基本原理與應(yīng)用

2020-11-03

項(xiàng)目推薦/Project

第一性原理-CO2RR

光催化二氧化碳還原

熱門文章/popular

基礎(chǔ)理論丨一文了解XPS（概念、定性定量分析、分析方法、譜線結(jié)構(gòu)）

手把手教你用ChemDraw 畫化學(xué)結(jié)構(gòu)式：基礎(chǔ)篇

晶體結(jié)構(gòu)可視化軟件 VESTA使用教程（下篇）

【科研干貨】電化學(xué)表征：循環(huán)伏安法詳解（上）

電化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之電化學(xué)工作站篇（二）三電極和兩電極體系的搭建和測試

【科研干貨】電化學(xué)表征：循環(huán)伏安法詳解（下）

微信掃碼分享文章

感谢您访问我们的网站，您可能还对以下资源感兴趣：

日本久久久久久一区-国产麻豆乱视频av-日韩黄色一级免费电影-精品久久久久久久二区-久久亚洲精品尤物-久久久久偷看国产亚洲87-日韩精品资源在线观看,-久久草视频免费观看-亚洲少妇久久嫩13,91精品福利小视频,日韩欧美熟妇在线播放,亚洲成熟女人毛茸茸 WmOrt

日本久久久久久一区-国产麻豆乱视频av-日韩黄色一级免费电影-精品久久久久久久二区-久久亚洲精品尤物-久久久久偷看国产亚洲87-日韩精品资源在线观看,-久久草视频免费观看-亚洲少妇久久嫩13 日本久久久久久一区-国产麻豆乱视频av-日韩黄色一级免费电影-精品久久久久久久二区-久久亚洲精品尤物-久久久久偷看国产亚洲87-日韩精品资源在线观看,-久久草视频免费观看-亚洲少妇久久嫩13 日本久久久久久一区-国产麻豆乱视频av-日韩黄色一级免费电影-精品久久久久久久二区-久久亚洲精品尤物-久久久久偷看国产亚洲87-日韩精品资源在线观看,-久久草视频免费观看-亚洲少妇久久嫩13