太原理工大学薛晋波：通过亚稳态有序氧空位和氢溢出在二氧化钛纳米带上的协同作用选择性CO2光还原为C2烃
论论资讯 ｜ 2023-10-27 ｜
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Applied Catalysis B: Environmental
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Selective CO<sub>2</sub> photoreduction to C<sub>2</sub> hydrocarbon via synergy between metastable ordered oxygen vacancies and hydrogen spillover over TiO<sub>2</sub> nanobelts
Xue J.; Jia X.; Sun Z.; Li H.; Shen Q.; Liu X.; Jia H.; Zhu Y.
Published：2024-03-01
DOI：10.1016/j.apcatb.2023.123372
研究背景
如今，全球气候变化和能源危机已经成为全球性的热点问题。寻找一种可持续、清洁的能源已经成为全球研究的热点。而二氧化碳的排放是造成环境污染和气候变化的主要原因之一。因此，如何将二氧化碳转化为有用的化学品或燃料已经成为研究的重点。然而，目前存在的二氧化碳转化技术仍然存在一些问题，如低选择性、低效率等。
研究内容
在这项研究中，研究人员通过一种简单的Pd催化氧还原方法，在无氧条件下制备出具有亚稳定有序氧空位的缺陷TiO<sub>2</sub>纳米带。这些有序氧空位不仅通过调节内置电场来提供驱动力和通道，促进光诱导电子的定向移动，还可以促进CO<sub>2</sub>的吸附和活化。通过添加Pd纳米颗粒（Pd NPs），可以促进H<sub>2</sub>O的解离，增加H*覆盖度，并通过氢溢出促进中间体的质子化。有序氧空位和氢溢出的协同作用促进了CO<sub>2</sub>的光催化还原反应，产生C<sub>2</sub>产物的选择性最高可达51.45％，进化速率为25.987μmol·g<sup>−1</sup>·h<sup>−1</sup>。这种策略为设计选择性CO<sub>2</sub>转化光催化剂提供了一种便捷的方法。
研究意义
这项研究提出了一种新的策略，即利用缺陷TiO<sub>2</sub>纳米带的亚稳定有序氧空位和氢溢出的协同作用来提高CO<sub>2</sub>的选择性和产物产率。这种方法不仅提高了CO<sub>2</sub>的转化效率，而且还可以将其转化为有用的化学品或燃料，从而实现了二氧化碳的有效利用和减少了对环境的污染。这项研究为开发清洁能源和环境治理提供了新的思路和方法。
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