SrTiO3基材料光催化HCO-3轉(zhuǎn)CH3OH研究.pdf

1、傳統(tǒng)化石能源燃燒產(chǎn)生CO2引起的地球變暖和能源短缺已經(jīng)成為一個嚴(yán)重的全球性問題。利用太陽光和光催化半導(dǎo)體材料將CO2還原為甲醇，不僅可以減少空氣中CO2濃度，降低溫室效應(yīng)的影響，而且產(chǎn)物甲醇可以作為車用燃料，減緩能源短缺問題，因此日益受到各國科學(xué)家的高度關(guān)注。光催化還原CO2需要很高的活化能，為了克服這個較高的活化能，可以選擇HCO-3（CO2堿性溶液中的產(chǎn)物）作為光催化還原的碳源。因此，本課題研究在固-液反應(yīng)體系中使用鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的Sr

2、TiO3基系列材料為催化劑，進(jìn)行光催化還原HCO-3轉(zhuǎn)甲醇的反應(yīng)。
　　本課題采用高能球磨法合成了光催化粉體材料，利用XRD、TEM、UV-vis分光儀以及光電化學(xué)測試等手段對材料的結(jié)構(gòu)、形貌、光催化活性以及光催化機(jī)理進(jìn)行了研究。具體內(nèi)容如下：
　　（1）高能球磨工藝成功制備了鈣鈦礦型納米摻鐵鈦酸鍶（SrFexTi1-xO3-δ，x：0-1）系列材料，晶粒尺寸在30納米以下。UV-vis DRS結(jié)果表明隨著Fe/Ti摩爾比的

3、增加，材料的吸光區(qū)域發(fā)生紅移，可見光區(qū)域光吸收增強(qiáng)。
　?。?）對SrFexTi1-xO3-δ(x:0-1)系列材料進(jìn)行光催化還原HCO-3轉(zhuǎn)CH3OH性能測試，結(jié)果表明：SrFexTi1-xO3-δ系列材料都有光催化還原還原HCO-3轉(zhuǎn)CH3OH的性能，其中SrFe0.2Ti0.8O3-δ材料光催化性能最好。
　?。?）以SrFe0.2Ti0.8O3-δ為光催化劑，研究了光源、反應(yīng)媒質(zhì)、催化劑用量、NaHCO3溶液濃度、反

4、應(yīng)溫度、反應(yīng)時間等各因素對光催化還原反應(yīng)的影響。結(jié)果表明：使用40W的LED燈，催化劑使用量1g/L，NaHCO3溶液濃度為0.3mol/L，反應(yīng)溫度30℃，反應(yīng)時間0.5h，甲醇產(chǎn)量最高，最高產(chǎn)量為498μmol/gcat。
　?。?）機(jī)理分析：SrFe0.2Ti0.8O3-δ材料帶隙為2.04eV，能吸收可見光，同時SrFe0.2Ti0.8O3-δ材料的UV-vis DRS光譜上在407nm和607nm兩處都出峰，可能是形成了