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oe1(光电查) - 科学论文

15 条数据
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  • 负载PtOx的超薄Bi2WO6纳米片上CO2光催化还原制甲烷

    摘要： 太阳能驱动二氧化碳还原为碳氢化合物具有重要前景。然而，许多传统催化剂的光催化活性通常较低。本研究通过水热法合成了厚度约4.8纳米的超薄Bi2WO6纳米片，在400 ppm低浓度CO2条件下实现了19 ppm g?1 h?1的甲烷产率。随后采用水相光还原法负载粒径约2纳米的PtOx纳米颗粒作为优异助催化剂，使甲烷最优产率达到108.8 ppm g?1 h?1，约为原始Bi2WO6纳米片的5.7倍。通过光电流曲线、电化学阻抗谱及析氧极化曲线的深入分析表明，性能提升源于PtOx纳米颗粒增强的载流子分离能力和加速的水氧化作用。该研究有望深化对PtOx纳米颗粒的认知，并为设计二氧化碳光还原制甲烷催化剂提供新思路。

    关键词： PtOx纳米颗粒，载体分离，水氧化，二氧化碳光还原，Bi2WO6纳米片

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 通过过渡金属掺杂增强β-Ga2O3在可见光照射下对CO2的光还原活性

    摘要： 氧化镓半导体已被开发为在紫外光照射驱动下进行水分解的有效光催化剂，但尚未见其应用于二氧化碳光还原的相关研究。本文首次报道了通过向β-Ga2O3晶格中掺杂过渡金属离子（M=V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu）实现可见光驱动的光催化二氧化碳还原研究。采用溶胶-凝胶法成功制备了一系列过渡金属离子掺杂的β-Ga2O3材料（掺杂量为2 mol%）。通过XRD、XPS、UV-Vis DRS、SEM等多种测试手段对β-Ga2O3:M光催化剂进行了全面表征。M离子对Ga3+的有效取代显著拓宽了光谱响应范围（从紫外光延伸至可见光），其中Fe3+、Co2+和Ni2+在可见光照射下表现出显著增强的光催化活性。这些体系中，由光生电子分别还原CO2和H+生成的还原产物为CO和H2。在所制备的有效催化剂中，β-Ga2O3:Ni在30°C时展现出最显著的CO生成速率（14.3 μmol/h），且CO选择性超过60.9%。进一步负载Ag助催化剂后，CO生成速率提升至24.6 μmol/h。经五次可见光驱动的二氧化碳光还原循环验证，Ag/β-Ga2O3:Ni催化剂具有良好的稳定性。

    关键词： 过渡金属取代、可见光照射、二氧化碳光还原、氧化镓

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 光照射增强甲烷参与的二氧化碳还原：镍纳米粒子尺寸依赖光学特性的案例研究

    摘要： 合成了Ni/Al2O3催化剂和块状Ni纳米颗粒（Ni颗粒平均尺寸为2.7-238.0 nm），并评估其在甲烷二氧化碳光还原反应（CRM）中的性能。研究发现，在0-1.07 W cm?2光强范围内，Ni基催化剂的催化活性几乎随光强呈线性增长，这种活性提升归因于Ni颗粒的光学特性。波长依赖性研究表明：较小Ni纳米颗粒的光学特性主要由Ni局域表面等离子体共振（LSPR）主导，而较大Ni颗粒的活性提升则逐渐由带间跃迁作用增强。据我们所知，这是首次研究Ni纳米颗粒尺寸相关的光学特性，同时该研究为提高Ni基催化剂在二氧化碳利用中的效率奠定了基础。

    关键词： 镍纳米颗粒，带间跃迁，二氧化碳光还原，局域表面等离子体共振，光催化

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 表面修饰Ti-MCM-41沸石上高效的CO2光催化还原

    摘要： 三维微孔沸石因其高BET比表面积和丰富孔隙结构在催化领域备受关注。本研究合成了不同Si/Ti摩尔比的Ti-MCM-41沸石，通过碱土金属氧化物和贵金属纳米颗粒改性调控其表面酸性与活性位点，并以CO2还原生成CH4和CO为探针反应评估光催化性能与选择性。结果表明：在保持沸石结构完整的前提下，Si/Ti=10的Ti-MCM-41沸石将CO2光还原为CH4的效率达93 ppm·g?1·h?1、选择性29%，显著优于P25（24 ppm·g?1·h?1、23%）。当采用不同碱土金属氧化物改性时，MgO修饰使CO2还原为CH4的光催化活性提升约1.5倍，选择性提高至42%。进一步负载Pt纳米颗粒后，光活性与选择性分别跃升至8835 ppm·g?1·h?1和93%；而负载Pd时CO2还原为CO的选择性达94%。本工作合理揭示：调控微孔沸石的表面酸性与活性位点是提升CO2还原光催化效率的有效途径。

    关键词： Ti-MCM-41分子筛、活性位点、表面酸性、二氧化碳光还原

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 铁电极化促进体相电荷分离实现SrBi4Ti4O15高效CO2光还原

    摘要： 体相中光生电荷载流子的快速复合仍是当前光催化面临的主要障碍。鉴于铁电极化能诱导各向异性电荷分离，直接开发铁电材料作为光活性半导体催化剂颇具前景。本研究报道了铁电层状钙钛矿SrBi4Ti4O15作为高效CO2还原的稳健光催化剂。在无助催化剂和牺牲剂的条件下，经退火处理后具有最强铁电性的SrBi4Ti4O15纳米片在气固反应体系中展现出显著的CH4演化光催化CO2还原活性（速率达19.8 μmol·h-1·g-1），在365 nm处表观量子产率（AQY）为1.33%，优于大多数已报道的光催化剂。铁电滞回线、压电力显微镜（PFM）和纳秒级时间分辨荧光光谱揭示，SrBi4Ti4O15卓越的CO2光还原活性主要源于沿[100]方向的强铁电自发极化，该极化促使电荷沿相反方向实现高效体相分离。DFT计算还表明电子和空穴在a轴方向均呈现最小有效质量，证实铁电极化促进了载流子的高迁移率。这项研究表明，传统上作为铁电/压电陶瓷研究的半导体铁电材料，如今或可有力应用于光催化领域以应对日益严峻的能源?；?

    关键词： 二氧化碳光还原、铁电钙钛矿、自发极化、SrBi4Ti4O15纳米片、压电催化

    更新于2025-09-09 09:28:46