TiO2(B) xốp cấu trúc nano theo bậc với hoạt tính quang xúc tác vượt trội trong quá trình giảm CO2

Science in China Series B: Chemistry - Tập 61 - Trang 344-350 - 2018
Tingmin Di1, Jinfeng Zhang1, Bei Cheng1, Jiaguo Yu1,2, Jingsan Xu3
1State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing, Wuhan University of Technology, Wuhan, China
2Department of Physics, Faculty of Science, King Abdulaziz University, Jeddah, Saudi Arabia
3School of Chemistry, Physics and Mechanical Engineering, Queensland University of Technology, Brisbane, Australia

Tóm tắt

Các hạt TiO2(B) xốp cấu trúc nano theo bậc đã được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt hỗ trợ vi sóng kết hợp với xử lý nhiệt sau đó trong không khí. Các vật liệu này đã được đặc trưng hóa cẩn thận bằng kính hiển vi điện tử quét và truyền, phân tích nhiễu xạ tia X, hấp phụ CO2 và một loạt các quang phổ, bao gồm quang phổ Raman, hồng ngoại, quang điện tử tia X và UV-Vis. Các hạt TiO2(B) phân bậc được cấu thành từ các lớp nano siêu mỏng và sở hữu diện tích bề mặt riêng lớn, điều này tạo ra nhiều vị trí hoạt tính cho việc hấp phụ CO2 cũng như chuyển đổi CO2. Các cấu trúc TiO2(B) thể hiện hoạt tính quang xúc tác đáng kể trong việc giảm CO2 thành metan và methanol. TiO2 anatase và P25 được sử dụng làm xúc tác quang tham chiếu. Phép đo dòng điện lướt tạm thời cũng chứng minh rằng TiO2(B) có hoạt tính quang cao hơn so với TiO2 anatase. Quang phổ hồng ngoại tại chỗ đã được đo để xác định các sản phẩm trung gian và suy diễn quá trình chuyển đổi CO2 dưới ánh sáng trên xúc tác TiO2(B).

Từ khóa

#TiO2(B) #cấu trúc nano #hoạt tính quang xúc tác #giảm CO2 #methanol #metan

Tài liệu tham khảo

Ola O, Maroto-Valer MM. J Photochem Photobiol C-PhotoChem Rev, 2015, 24: 16–42 Low J, Yu J, Ho W. J Phys Chem Lett, 2015, 6: 4244–4251 Nikokavoura A, Trapalis C. Appl Surf Sci, 2017, 391: 149–174 Tu W, Zhou Y, Feng S, Xu Q, Li P, Wang X, Xiao M, Zou Z. Chem Commun, 2015, 51: 13354–13357 Marszewski M, Cao S, Yu J, Jaroniec M. Mater Horiz, 2015, 2: 261–278 Habisreutinger SN, Schmidt-Mende L, Stolarczyk JK. Angew Chem Int Ed, 2013, 52: 7372–7408 Li X, Wen J, Low J, Fang Y, Yu J. Sci China Mater, 2014, 57: 70–100 Tahir M, Tahir B, Saidina Amin NA, Alias H. Appl Surf Sci, 2016, 389: 46–55 Sim LC, Leong KH, Saravanan P, Ibrahim S. Appl Surf Sci, 2015, 358: 122–129 Inoue T, Fujishima A, Konishi S, Honda K. Nature, 1979, 277: 637–638 Low J, Cheng B, Yu J, Jaroniec M. Energy Storage Mater, 2016, 3: 24–35 Mao J, Li K, Peng T. Catal Sci Technol, 2013, 3: 2481–2498 Low J, Cheng B, Yu J. Appl Surf Sci, 2017, 392: 658–686 Dhakshinamoorthy A, Navalon S, Corma A, Garcia H. Energy Environ Sci, 2012, 5: 9217–9233 Liu L, Li Y. Aerosol Air Qual Res, 2014, 14: 453–469 Li H, Gao Y, Wu X, Lee PH, Shih K. Appl Surf Sci, 2017, 402: 198–207 Akple MS, Low J, Qin Z, Wageh S, Al-Ghamdi AA, Yu J, Liu S. Chin J Catal, 2015, 36: 2127–2134 Zhao H, Chen J, Rao G, Deng W, Li Y. Appl Surf Sci, 2017, 404: 49–56 Liu L, Zhao H, Andino JM, Li Y. ACS Catal, 2012, 2: 1817–1828 Low J, Yu J, Jaroniec M, Wageh S, Al-Ghamdi AA. Adv Mater, 2017, 29: 1601694 Yu J, Low J, Xiao W, Zhou P, Jaroniec M. J Am Chem Soc, 2014, 136: 8839–8842 Liu B, Khare A, Aydil ES. ACS Appl Mater Interf, 2011, 3: 4444–4450 Li W, Liu C, Zhou Y, Bai Y, Feng X, Yang Z, Lu L, Lu X, Chan KY. J Phys Chem C, 2008, 112: 20539–20545 Wang P, Xie T, Wang D, Dong S. J Colloid Interf Sci, 2010, 350: 417–420 Chakraborty AK, Qi Z, Chai SY, Lee C, Park SY, Jang DJ, Lee WI. Appl Catal B-Environ, 2010, 93: 368–375 Xiang G, Li T, Zhuang J, Wang X. Chem Commun, 2010, 46: 6801–6803 Ren Y, Liu Z, Pourpoint F, Armstrong AR, Grey CP, Bruce PG. Angew Chem Int Ed, 2012, 51: 2164–2167 Liu S, Jia H, Han L, Wang J, Gao P, Xu D, Yang J, Che S. Adv Mater, 2012, 24: 3201–3204 Li X, Yu J, Jaroniec M. Chem Soc Rev, 2016, 45: 2603–2636 Fu J, Zhu B, Jiang C, Cheng B, You W, Yu J. Small, 2017, 13: 1603938 Di T, Zhu B, Cheng B, Yu J, Xu J. J Catal, 2017, 352: 532–541 Jin J, He T. Appl Surf Sci, 2017, 394: 364–370 Tahir M, Tahir B. Appl Surf Sci, 2016, 377: 244–252 Chen C, Hu X, Hu P, Qiao Y, Qie L, Huang Y. Eur J Inorg Chem, 2013, 2013: 5320–5328 Akple MS, Low J, Liu S, Cheng B, Yu J, Ho W. J CO2 Util, 2016, 16: 442–449 Xia P, Zhu B, Yu J, Cao S, Jaroniec M. J Mater Chem A, 2017, 5: 3230–3238 Wang W, Xu D, Cheng B, Yu J, Jiang C. J Mater Chem A, 2017, 5: 5020–5029 Cychosz KA, Guillet-Nicolas R, García-Martínez J, Thommes M. Chem Soc Rev, 2017, 46: 389–414 Jin J, Yu J, Guo D, Cui C, Ho W. Small, 2015, 11: 5262–5271 He Z, Tang J, Shen J, Chen J, Song S. Appl Surf Sci, 2016, 364: 416–427 Su W, Zhang J, Feng Z, Chen T, Ying P, Li C. J Phys Chem C, 2008, 112: 7710–7716 Ye L, Mao J, Peng T, Zan L, Zhang Y. Phys Chem Chem Phys, 2014, 16: 15675–15680 Collins SE, Baltanás MA, Bonivardi AL. J Phys Chem B, 2006, 110: 5498–5507 Wu W, Bhattacharyya K, Gray K, Weitz E. J Phys Chem C, 2013, 117: 20643–20655 Liu L, Jiang Y, Zhao H, Chen J, Cheng J, Yang K, Li Y. ACS Catal, 2016, 6: 1097–1108 Baltrusaitis J, Schuttlefield J, Zeitler E, Grassian VH. Chem Eng J, 2011, 170: 471–481 Mao J, Ye L, Li K, Zhang X, Liu J, Peng T, Zan L. Appl Catal BEnviron, 2014, 144: 855–862 Liao LF, Lien CF, Shieh DL, Chen MT, Lin JL. J Phys Chem B, 2002, 106: 11240–11245 Araña J, Doña-Rodrıguez JM, Cabo CG, González-Dıaz O, Herrera- Melián JA, Pérez-Peña J. Appl Catal B-Environ, 2004, 53: 221–232 Araña J, Martınez Nieto JL, Herrera Melián JA, Doña Rodrıguez JM, González Dıaz O, Pérez Peña J, Bergasa O, Alvarez C, Méndez J. Chemosphere, 2004, 55: 893–904