研究目的
评估氧化锌铑(ZnRh2O4)作为以水为电子源的二氧化碳还原光催化剂的潜力,并通过负载金和形成复合材料来提高其活性。
研究成果
ZnRh2O4在红外光照射下以TEOA为电子供体发挥CO2还原光催化剂作用,Au负载可提升其活性。复合催化剂ZnRh2O4/Au/Bi4V2O11成功利用H2O作为电子源实现CO2还原并生成CO。未来工作应着重同步检测H2和O2以验证反应机理并提高效率。
研究不足
该研究存在一定局限性,例如表观量子效率较低(如850纳米光下CO的量子效率仅为7.4×10-6%)、某些情况下需要三乙醇胺等牺牲剂、以及复合体系中因测量限制无法同步检测H2和O2。此外,CO析出过程中的诱导期及高负载量下金颗??赡芊⑸耐啪巯窒笠部赡苡跋煨阅?。
1:实验设计与方法选择:
本研究通过固相反应合成ZnRh2O4和Bi4V2O11粉末,采用柠檬酸还原法制备金纳米颗粒,并构建ZnRh2O4/Au和ZnRh2O4/Au/Bi4V2O11等复合材料。在光照条件下以TEOA或H2O作为电子供体进行CO2还原测试。
2:样品选择与数据来源:
以商用粉末(ZnO、Rh2O3、Bi2O3、V2O5)为起始原料。样品通过XRD、紫外-可见光谱、SEM、STEM和EDS进行表征。
3:Bi2OV2O5)为起始原料。样品通过XRD、紫外-可见光谱、SEM、STEM和EDS进行表征。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括XRD仪(PW-1700,PANalytical)、紫外-可见分光光度计(V-650,JASCO)、扫描电镜(JSM-6500F,JEOL公司)、扫描透射电镜(Tecnai Osiris,FEI)、气相色谱仪(GC-8A,岛津)、氙灯(LA-410UV-3,XE4030,林时计器)、LED灯(LEDH60-850,滨松光子学)以及低温循环器(Cool Ace,CCA-1112,东京理化)。材料包含ZrO2球、BaSO4及各类化学试剂。
4:2球、BaSO4及各类化学试剂。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:通过球磨和煅烧合成粉末,70°C混合试剂制备金纳米颗粒,经混合、干燥和煅烧制备复合材料。CO2还原实验中,将样品悬浮于TEOA或H2O中,通入CO2后光照并监测气体析出。
5:数据分析方法:
采用配备FID检测器和甲烷转化器的气相色谱仪分析气体析出量,基于析出速率与入射光子速率计算表观量子效率(AQE)。
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X-ray Diffraction Instrument
PW-1700
PANalytical
Used to determine the crystal structures of the prepared powders.
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UV-visible Spectrometer
V-650
JASCO
Used to obtain UV-visible absorption spectra by the diffuse reflection method.
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Scanning Electron Microscope
JSM-6500F
JEOL Ltd.
Used to observe the morphology of the prepared photocatalysts.
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Scanning Transmission Electron Microscope
Tecnai Osiris
FEI
Used for STEM imaging and elemental mapping.
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Gas Chromatograph
GC-8A
Shimadzu
Used to monitor the amounts of evolved CO and CH4.
GC-8A Series Gas Chromatograph
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Flame Ionization Detector
FID
Shimadzu
Part of the gas chromatograph for detecting gases.
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Methanizer
MTN-1
Shimadzu
Used to detect evolved CO through a nickel catalyst.
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LED Lamp
LEDH60-850
Hamamatsu Photonics
Used for monochromatic light irradiation at 850 nm.
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Xe Lamp
LA-410UV-3, XE4030
Hayashi Tokei
Used for light irradiation in CO2 reduction tests.
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Low-temperature Circulator
Cool Ace, CCA-1112
EYELA
Used to generate cooling water to maintain sample temperature.
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Zirconium Dioxide Balls
Used as the milling medium in ball milling.
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Barium Sulfate
Used as the reflectance standard in UV-vis measurements.
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