能帶不匹配WL-InP-TiO2NTs三異質(zhì)結(jié)光加強(qiáng)電催化還原CO2制甲醇.pdf

1、近年來光催化和電催化還原CO2成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，這主要?dú)w結(jié)為兩方面原因，一方面CO2的大量排放對(duì)環(huán)境形成越來越嚴(yán)重的負(fù)擔(dān);另一方面CO2具有兩面性，既是一種環(huán)境污染物，也是一種潛在的碳資源。傳統(tǒng)的CO2催化加氫的處理轉(zhuǎn)化方法需要借助高溫高壓，并且氫來源于化石燃料，無法從根本上解決CO2造成的環(huán)境問題，而光催化和電催化還原CO2，具有綠色、清潔、可再生的催化優(yōu)點(diǎn)，其氫不是來源于化石燃料而是來源于水，其驅(qū)動(dòng)力不再是高能耗的高溫高壓作用，

2、而是借助于取之不竭可再生的太陽能和電能來驅(qū)動(dòng)，是對(duì)環(huán)境友好的高級(jí)催化處理技術(shù)。
　　 本文采用陽極氧化法合成了排列整體有序的TiO2納米管陣列，并成功的將InP修飾到TiO2納米管上，InP采用溫和的水熱方法合成，SEM表征發(fā)現(xiàn)InP呈蠕蟲狀結(jié)構(gòu)致密的堆積在TiO2納米管上，大小為30 nm左右，與理論計(jì)算所得大小29.6 nm相符;XRD表征證明我們所制備的材料由Ti基底、TiO2、InP組成，InP主要沿(420)晶面生長(zhǎng)，

3、為立方晶型;Uv-vis表征可以看出復(fù)合上InP后可7見光吸收明顯增加，負(fù)載上InP后基底TiO2的能帶隙由3.2 eV窄化為了1.52 eV，XPS表征沒有發(fā)現(xiàn)其他雜質(zhì)元素，由高斯擬合曲線可以得出復(fù)合材料的價(jià)帶最大值為1.24eV結(jié)合Uv-vis得到的能帶隙，可推出復(fù)合材料的導(dǎo)帶最小值為-0.28eV。單獨(dú)光催化時(shí)由于導(dǎo)帶位置較之CO2的還原電位更正，還原能力不足，凈還原電流為0，不發(fā)生CO2的還原，但加光條件下材料對(duì)可見光有響應(yīng)，有

4、光電流的產(chǎn)生，這是因?yàn)閮r(jià)帶位置較之水的氧化電位更正，可以將水氧化為氧氣和氫質(zhì)子，同時(shí)為下一步還原CO2提供氫質(zhì)子。單獨(dú)電催化電流效率隨時(shí)間下降，加光可以改變這種缺陷，即光加強(qiáng)電催化可高效還原CO2。我們測(cè)得單獨(dú)光催化下產(chǎn)物無甲醇的生成與我們推測(cè)的導(dǎo)帶位置不夠負(fù)無法還原CO2相符，單獨(dú)電催化還原和光加強(qiáng)電催化還原CO25h后產(chǎn)物甲醇的濃度分別為5.89和3.85 mmol L-1，加光將還原產(chǎn)率提高了1.53倍，最后我們對(duì)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了推