半导体纳米催化剂的结构调控及其光还原CO_2的研究进展

光催化还原CO2为碳氢燃料常被称为人工光合成技术,是21世纪的梦幻技术之一,越来越受到研究者的重视。本文综述了作者课题组在调控半导体纳米催化剂的结构及其光催化还原CO2为碳氢燃料的一些进展。

Pt-TiO_2/Graphene催化剂的氧还原和甲醇氧化电催化性能研究

以二(2-羟基丙酸)二氢氧化二铵合钛(TBA)和氧化石墨烯(GO)为前驱体,通过水热法合成出不同TiO2含量的TiO2/Graphene(TiO2/G)复合材料,随之用微波醇热法还原Pt前驱体可得Pt-TiO2/G催化剂.实验结果表明,TiO2可与Pt相互作用,添入适量TiO2的Pt-TiO2/G催化剂具有较高的氧还原电催化活性及甲醇氧化的电催化活性与稳定性.但TiO2电导率偏低,过量TiO2的添入反而使其电催化性能降低.

Z型光催化材料的研究进展

与植物光合作用相似,Z型光催化材料体系是由电子传输介质、光还原剂和光氧化剂组成的双光子体系,其应用于光催化反应具有很大的优势:借助双光子激发过程,在不同光催化剂上分别完成氧化反应和还原反应,有效促进了光生电荷的分离和迁移.Z型反应体系中的光催化剂只需分别满足各自的光激发过程和对应的半反应,为光催化材料的选择和设计提供了很大的空间.光催化还原位点和氧化位点分别在两个光催化半导体上,还原和氧化过程相互分离,可以有效抑制逆反应的发生.同时,催化材料光还原剂中的光生空穴被来自光氧化剂中的光生电子复合,光催化体系的稳定性随之增强.Z型光催化材料体系,表现出了宽光谱响应,高稳定性,高光生载流子的分离效率,强氧化还原能力,具有广阔的应用前景.