期刊文献+
共找到4篇文章
< 1 >
每页显示 20 50 100
TiO_(2)/TiN纳米管异质结用于光电催化CO_(2)还原:氮辅助活性氢机制
1
作者 魏艳 段睿智 +8 位作者 张巧兰 曹有智 王金圆 王冰 万雯瑞 刘春燕 陈加藏 高红 景欢旺 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第4期243-253,共11页
利用太阳能将CO_(2)转换为高附加值的化学品是解决化石燃料消耗过快与CO_(2)排放过度问题的可行性方案.光电催化CO_(2)还原可以模拟自然光合作用将CO_(2)还原为多碳产物(C^(2+)).然而,光电催化剂的带隙与太阳辐射光谱不匹配以及载流子... 利用太阳能将CO_(2)转换为高附加值的化学品是解决化石燃料消耗过快与CO_(2)排放过度问题的可行性方案.光电催化CO_(2)还原可以模拟自然光合作用将CO_(2)还原为多碳产物(C^(2+)).然而,光电催化剂的带隙与太阳辐射光谱不匹配以及载流子的快速复合是限制人工光合作用效率的关键因素.前期研究表明,缺陷工程可有效地增加催化剂活性位点,减小半导体的带隙并增强对光子的捕获能力;而异质结的构筑则可有效提升载流子的分离效率.因此,构建具有较好可见光响应的高效半导体异质结催化剂有望实现催化材料对CO_(2)还原能力和产物选择性的提升.本文通过对金属钛板进行电化学阳极氧化,氨气气氛煅烧得到TiN,然后原位进行部分氧化构筑出结构新颖的TiO_(2)/TiN纳米管异质结材料,再进行配体和钯量子点修饰,得到更加高效的催化电极材料Pd/R-TiO_(2)/TiN,并在三电极系统中研究了其光电催化CO_(2)还原的性能.通过扫描隧道电子显微镜、透射电子显微镜、X射线粉末衍射、X射线光电子能谱、电子顺磁共振谱、X射线吸收近边结构光谱及莫特肖特基曲线等系统考察了催化剂的结构与光电催化性能,证明了n-n同型异质结的成功构筑,且纳米管状的异质结含有丰富的Ti^(3+)和氧空位,具有较好的太阳光捕获能力,保留了间隙金属材料TiN良好的电荷传输能力,提高了光生载流子的分离效率.光电催化CO_(2)还原结果表明,纳米管状Pd/R-TiO_(2)/TiN异质结材料具有较好的CO_(2)还原能力.其中Pd/R-TiO_(2)/TiN-30电极的碳基化合物的产率高达115.9μmolL^(–1)h^(-1)cm^(-2),是纳米颗粒状Pd/R-TiO_(2)/TiN-30异质结材料的2.2倍,且具有最高的C_(2)选择性(65.7%),说明纳米管状结构为反应提供的有限空间有利于C–C耦联.另外,光电联合催化的产率是纯光催化的3.4倍,纯电催化的3.3倍,说明光电协同催化的重要作用.此外,该电极获得的总电池效率(Φ’)为6.0%,远超过植物细胞光合作用的0.4%,并通过^(13)CO_(2)同位素标记实验证实了所有产物均来自CO_(2)气体.原位实况傅里叶变换红外光谱分析结果表明,*COOH和*CHO活性物种是主要中间体.需要强调的是,在氩气饱和(无CO_(2)参与)的条件下检测到了Ti–H振动吸收谱带,且与密度泛函理论计算结果一致.实验和计算相互印证表明,高活性氢原子可以附着在异质结表面与Ti^(3+)位点形成Ti–H物种.此外,计算结果还表明,氮掺杂对催化剂的影响很大,当N物种在晶格中存在可促使晶格氧发生迁移,形成新的氧空位,氧空位有利于CO_(2)分子和中间体的吸附,两者结合从而促进了中间体的生成,加之纳米管的有限空间结构,有助于C–C耦联反应的发生.相反,无N掺杂的纯TiO_(2)锐钛矿不能促进最终Ti–H物种的形成,其反应机理有利于生成CO.结合中间体检测、理论计算结果以及H_(2)^(18)O同位素标记实验,提出了一种氮辅助活性氢反应机理.综上,本研究为理解CO_(2)还原机理提供了有益的参考,也为设计高活性和高C_(2+)选择性的CO_(2)还原光电催化剂提供了思路. 展开更多
关键词 光电催化 CO_(2)还原 异质结 氮化钛 原位红外
下载PDF
卟啉修饰的光阴极用于光电催化二氧化碳还原(英文) 被引量:3
2
作者 董亚鹏 聂融 +4 位作者 王继贤 于晓刚 涂鹏程 陈加藏 景欢旺 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1222-1230,共9页
将二氧化碳有效地转化为高附加值化学品是人类的梦想,尤其是通过光电催化实现该过程更加令人期待.本文报道了一种新的人工光合成体系,它是由金属卟啉配合物修饰的二氧化钛光电阴极以及羟基氧化铁和羟基氧化镍修饰的钒酸铋光电阳极构成,... 将二氧化碳有效地转化为高附加值化学品是人类的梦想,尤其是通过光电催化实现该过程更加令人期待.本文报道了一种新的人工光合成体系,它是由金属卟啉配合物修饰的二氧化钛光电阴极以及羟基氧化铁和羟基氧化镍修饰的钒酸铋光电阳极构成,电解液是0.1 M碳酸氢钠水溶液.该体系在有硅太阳电池供电和一个标准太阳下工作.在外加电压为-0.6V时,甲醇是光电池的唯一产物,同时放出氧气;生成甲醇的速率是55.5 μM h^–1 cm^–2.当外加电压大于-0.75 V时,光电催化电池有氢气生成.卟啉和金属卟啉按照文献合成并命名为Dx,即D1 (meso-tetra-p-carboxyphenylporphyrin), D2 (CoTCPP), D3 (NiTCPP),D4 (CuTCPP),和D5 (PdTCPP).制备电极时,首先将P25粉涂覆在FTO玻璃上,然后经胺丙基三乙基硅烷(APTES)修饰,再与Dx反应生成酰胺键,从而实现卟啉染料与TiO2半导体材料的共价键键合,制备的系列电极记为Dx@TiO2.对卟啉和金属卟啉进行了紫外吸收、发射光谱(PL)、核磁共振和电化学循环伏安测试等检测,以及简单的DFT计算.对制备的光电阴极进行了红外光谱、固体紫外和电化学交流阻抗测试,计算了电极的Mott-Schottky曲线,得到了电极材料的平带电位,对于n型半导体,一般认为是近似的导带电位(CB).所有电极的CB电位均高于-0.56 V,高于甲醇生成需要的电位-0.38 V.经过卟啉修饰的电极材料,其能带结构发生了根本变化,由TiO2锐钛矿的3.2 eV降低到了2.37-2.73 eV. SEM及其元素分布彩色图表明所需元素都均匀分布在电极表面.电化学线性伏安扫描图表明,在光照条件下电流的提升是能带修饰和降低的结果.最好的光电阴极在光电还原电池D3@TiO2|NaHCO3|BiVO4中,-0.6 V条件下,一个标准太阳光照射2 h,生成甲醇的光量子效率用500 nm光子估算为0.92%,达到了自然界植物光合作用效率的2倍.循环实验表明,光电阴极经过4次2 h照射后仍有约50%的催化效力,性能的减弱主要来自卟啉作为光敏剂的消耗.在这一新的光电催化二氧化碳还原系统中,由于卟啉修饰的TiO2半导体材料表面构筑了合适的3D结构空间、敏化剂和催化剂,形成了对天然植物细胞和Calvin循环的有效模拟,因而提高了人工光合成的效率.同位素标记实验(13CO2)证实了产物甲醇来自CO2气体.与文献报道的卟啉催化体系相比,本文新催化体系的主要产物是甲醇而不是CO,而且新催化体系的效率是文献报道的80-500倍. 展开更多
关键词 人工光合成 二氧化碳还原 光电催化 金属卟啉配合物 二氧化钛
下载PDF
Self-assembly of three-dimensional CdS nanosphere/graphene networks for efficient photocatalytic hydrogen evolution 被引量:1
3
作者 Zhijian Wang Zhi Liu +7 位作者 jiazang chen Hongbin Yang Jianqiang Luo Jiajian Gao Junming Zhang Cangjie Yang Suping Jia Bin Liu 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第4期34-38,共5页
In this work, we report the construction of three-dimensional(3D) CdS nanosphere/graphene networks by a one-step hydrothermal self-assembly route. The 3D graphene networks not only enhance the light scattering, thanks... In this work, we report the construction of three-dimensional(3D) CdS nanosphere/graphene networks by a one-step hydrothermal self-assembly route. The 3D graphene networks not only enhance the light scattering, thanks to the interconnected 3D architecture, but also improve the crystallinity of deposited CdS nanospheres, and at the same time provide a direct electron pathway to quickly separate the photogenerated electron-hole pairs from CdS, which thus dramatically improve the photocatalytic activity.The optimized 3D CdS nanosphere/graphene networks with 2 wt% of graphene could produce molecular hydrogen at a rate of 2310 μmol gcatalyst^(-1) h^(-1) under visible-light illumination(λ > 400 nm). 展开更多
关键词 CDS NANOSPHERE 3D GRAPHENE network CHARGE transfer PHOTOCATALYSIS Hydrogen evolution
下载PDF
Revealing the Role of Elementary Doping in Photocatalytic Phenol Mineralization 被引量:1
4
作者 Houkui Xiang Zhijian Wang jiazang chen 《Chinese Journal of Structural Chemistry》 SCIE CAS CSCD 2022年第9期69-73,共5页
Photocatalytic mineralization of recalcitrant contaminants like phenol in wastewater requires abundant hydroxyl radicals(·OH) to initiate the reaction prior to the ring-opening. We here increase the free energy f... Photocatalytic mineralization of recalcitrant contaminants like phenol in wastewater requires abundant hydroxyl radicals(·OH) to initiate the reaction prior to the ring-opening. We here increase the free energy for adsorption of O~* species on TiOsurface and slightly downshift the band position by tin doping. This can simultaneously promote the generation and suppress the annihilation of ·OH. Besides, tin doping can also facilitate semiconductor-cocatalyst-solution(SCS) interfacial electron transfer by lowering the potential barrier and synergistically enhance the photon utilization. By filming the photocatalyst onto our developed fixed bed reactors, the loss of photons resulting from undesirable absorption by contaminants can be alleviated. By these virtues, trace amount of phenol in wastewater can be efficiently mineralized. 展开更多
关键词 hole extraction interfacial electron transfer hydroxyl radical elementary doping photocatalytic mineralization
原文传递
上一页 1 下一页 到第
使用帮助 返回顶部