酞菁|酞菁鈷修飾TiO2納米棒的原位制備及其光催化CO2還原性能研究
將光敏劑與低成本、無毒的金屬氧化物集成在一起,是一種很有前途的設計多相光催化劑的策略。
在此基礎上,通過一鍋水熱反應制備了p型酞菁多聚鈷(CoPPcs)作為光敏劑與n型TiO2納米棒耦合的p-n異質結光催化劑(T-CoPPcs)。
在這個過程中,CoPPcs生長在n型TiO2納米棒上,而質子化的鈦酸鹽納米棒開始轉化為高度結晶的銳鈦礦相,在TiO2表面形成小晶體。
CoPPcs的引入不僅提高了太陽能利用率,而且通過p-n異質結與強界面接觸的Ti-O-Co鍵加速了載流子的分離和遷移。TiO2納米棒結晶度和比表面積的增加也促進了T-CoPPcs的光活性增強。
以[Co(bpy)3]2+為共催化劑,三乙醇胺為空穴清除劑,研究了合成的材料在CO2飽和的MeCN/水環境下的CO2光還原性能。優化后的納米復合材料CO的生成率為4.42 mmol/h/g,選擇性為85.3%,催化穩定性良好。
研究了助催化劑濃度、水含量、催化劑負載量和空穴清除劑濃度對CO2去除效果的影響。實驗結果表明,該體系的光催化CO2轉化效率高于文獻報道的tio2基材料。
我們認為,這種異質結構設計策略和光催化系統的研究可能對co2光催化轉化的發展具有啟示作用。
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