洁净煤技术

作者：李长华, 赵江婷, 熊卓, 赵永椿

关键词：CO2光催化还原,TiO2,选择性,共沉积,CH4

光催化还原CO2是具有前景的可再生能源技术，但由于光生电子-空穴对的快速复合和对可见光的有限利用，TiO2表现出较低的光催化反应效率，为了提高TiO2光催化还原CO2的效率，用金属改性TiO2是一种有效的方式。笔者通过化学还原法将Pt和Cu2O纳米颗粒沉积在锐钛矿TiO2晶体表面，系统研究了Pt、Cu共改性对TiO2光催化还原CO2性能的影响。光催化试验结果表明，Pt沉积有利于生成CH4和H2，而Cu2O会抑制H2的生成，且对CH4的选择性低于Pt。Pt和Cu2O同时沉积在TiO2晶体上时，H2的生成受到抑制，CO2被选择性地还原为CH4，选择性达96.6%。催化剂表征结果表明，Pt能捕获光生电子，从而提高催化剂上的电子密度，有利于多电子还原反应发生，高选择性地生成CH4。Cu2O提高了催化剂对CO2的化学吸附能力，同时对水的吸附能力较弱，从而抑制H2的生成，提高了光生电子对CO2还原的选择性。此外，反应后的Pt-Cu/TiO2中Cu2O几乎被完全还原为Cu，这可能是由于在光催化反应过程中，Pt沉积可促进光生电子向Cu2O迁移，在Cu2O还原为Cu的同时为光催化还原反应提供更多的电子，有利于CH4的选择性生成。因此，Pt-Cu/TiO2催化剂可将CO2选择性地还原为CH4。经3次循环试验，催化剂的活性未降低，具有良好的稳定性。

来源：2020年第04期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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