通过原子层沉积MgO包覆与光沉积银纳米颗粒协同促进多孔TiO2上的光催化CO2还原

摘要： 本研究合成了一种源于金属有机框架MIL-125的多孔TiO2光催化剂，并测试了其水相光催化还原CO2的性能。为提升光催化效率，采用创新材料改性方法：通过原子层沉积（ALD）技术包覆MgO超薄层，并以不同顺序光沉积银（Ag）纳米颗?！瘸粱齅gO后沉积Ag（即Ag/MgO/TiO2），或先沉积Ag后沉积MgO（即MgO/Ag/TiO2）。Ag的引入促进了光生电子转移，而超薄MgO涂层则抑制了表面电荷复合并增强了CO2吸附能力。MgO与Ag的协同作用产生的CO2光还原促进效果超过两者单独效应之和。当MgO包覆7个ALD循环层且Ag负载量为5%时，Ag/MgO/TiO2催化剂在CO和CH4生成方面的活性达到原始TiO2的14倍。此外，MgO/Ag修饰顺序会影响催化活性，通常Ag/MgO/TiO2催化剂的活性高于MgO/Ag/TiO2对应物，这可能与表面电子迁移率和Ag纳米颗粒分布差异有关。本研究首次报道了TiO2上ALD包覆MgO与光沉积Ag纳米颗粒的新型材料结构，并揭示了优化材料形貌与结构对提升催化活性的重要性。