多酸基复合光催化剂的合成及其太阳光驱动CO_(2)制甲酸研究在实验教学中的设计与探究

温和条件下将二氧化碳(CO_(2))高效转化为高值化学品,不仅可以实现碳资源的循环利用,也对减缓温室效应具有重要意义。本实验基于多酸(POMs)复合催化剂制备及其应用于光催化CO_(2)加氢制甲酸的创新性研究成果,设计了适合本科实验教学的综合创新实验。实验采用浸渍法将Anderson型多酸[H6(CrO6)Mo_(6)O18]3-分散到TiO_(2)表面形成多酸复合光催化剂CrMo_(6)/TiO_(2),通过X射线粉末衍射和红外光谱解析了催化剂的结构。利用气相色谱和液相色谱对光催化产物进行分析检测,结果显示,光照条件下CrMo_(6)/TiO_(2)复合光催化剂可催化CO_(2)高选择性转化为液体产物甲酸。紫外-可见光谱分析证实,多酸的修饰减小了TiO_(2)能带间隙,增加了光谱的吸收范围,提升了光催化性能。本实验内容涵盖了无机材料合成、仪器表征、分析检测等多门学科内容,教学内容综合性强,实验操作简便,既巩固了基础化学知识,又为后续科研打下基础。将光催化CO_(2)转化这一学科前沿研究领域引入本科实验教学,增强了课程内容的时效性,有利于提高学生的科学思维、环保意识和创新意识等综合能力。