Ni–TiO2光催化还原CO2和水制备甲烷

《可见光催化CO2甲烷化反应Ni基催化剂载体效应研究》篇一一、引言随着全球气候变化和环境问题日益严重，减少二氧化碳排放和有效利用碳资源已成为科研领域的重要课题。

其中，光催化CO2甲烷化反应因其能够利用太阳能和二氧化碳为原料合成甲烷，被视为一种极具潜力的技术。

近年来，镍基催化剂因其在CO2甲烷化反应中表现出良好的催化性能而备受关注。

然而，催化剂载体的选择对催化剂的活性和选择性具有重要影响。

本文旨在研究可见光催化CO2甲烷化反应中Ni基催化剂的载体效应，以期为优化催化剂性能提供理论依据。

二、文献综述在光催化CO2甲烷化反应中，Ni基催化剂因其良好的催化性能和较低的成本而受到广泛关注。

然而，催化剂的活性、选择性和稳定性受多种因素影响，其中催化剂载体的选择是关键因素之一。

目前，常用的载体包括氧化铝、二氧化硅、碳纳米管等。

不同载体具有不同的物理化学性质，如比表面积、孔结构、表面化学性质等，这些性质对催化剂的活性、选择性和稳定性具有重要影响。

三、研究内容本研究以Ni基催化剂为研究对象，探讨了不同载体对可见光催化CO2甲烷化反应的影响。

采用浸渍法、溶胶-凝胶法等制备方法，制备了以不同载体为支撑的Ni基催化剂。

通过XRD、SEM、TEM等手段对催化剂进行表征，分析其晶体结构、形貌和微观结构。

在可见光照射下，以CO2和H2为原料，进行甲烷化反应，考察不同载体对催化剂活性和选择性的影响。

四、结果与讨论（一）载体对催化剂活性的影响实验结果表明，不同载体的Ni基催化剂在可见光催化CO2甲烷化反应中表现出不同的活性。

以碳纳米管为载体的催化剂表现出较高的活性，这可能与碳纳米管的高比表面积和良好的电子传导性能有关。

而以氧化铝为载体的催化剂活性相对较低，可能与氧化铝的表面化学性质和孔结构有关。

（二）载体对催化剂选择性的影响载体对催化剂的选择性也有重要影响。

实验发现，以碳纳米管为载体的催化剂在反应过程中具有较高的甲烷选择性。

这可能是因为碳纳米管能够提供更多的活性位点，促进CO2的活化，并抑制副反应的发生。

２０２０年８月第２８卷第８期 工业催化ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬＣＡＴＡＬＹＳＩＳ Ａｕｇ ２０２０Ｖｏｌ ２８　Ｎｏ ８综述与展望修回日期：２０２０－０３－２０基金项目：天津市教委科研计划项目（２０１９ＫＪ０１０）；天津工业大学国家级大学生创新创业训练计划资助项目（２０１９１００５８０２８，２０１８１００５８０５５）作者简介：尉伊莉，１９９９年生，女，浙江省台州市人，研究方向为光催化还原ＣＯ２。

通讯联系人：黄娟茹，１９７９年，女，博士，主要从事光催化剂设计合成及其性能的研究工作。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｕａｎｇｊｕａｎｒｕ＠ｔｊｐｕ ｅｄｕ ｃｎＴｉＯ２基催化剂还原ＣＯ２研究进展尉伊莉，黄娟茹 ，张　阳，马登省，陈鑫雨（天津工业大学环境科学与工程学院，天津３００３８７）摘　要：能源危机和环境污染是当今世界发展面临的两大挑战，如何有效缓解煤、石油等不可再生化石资源过度消耗所引发的能源危机，以及由此造成ＣＯ２过量排放引起的温室效应问题，是当前人类发展亟待解决的重大科学问题之一。

基于此，本文综述了近年来以ＴｉＯ２为光催化剂，以绿色、清洁的太阳光能催化还原ＣＯ２成低价态含碳燃料（如ＣＨ４、ＣＨ３ＯＨ、ＨＣＨＯ、ＨＣＯＯＨ、Ｃ２Ｈ５ＯＨ等）研究进展。

在ＴｉＯ２光还原ＣＯ２机理基础上，对元素掺杂、半导体复合与染料敏化、高活性晶面调控、低维纳米结构设计、助催化剂、Ｚ型结构设计和单原子催化等方法来提高光还原ＣＯ２反应效率和选择性进行分析，并指出目前研究存在的关键问题和未来ＣＯ２光还原的发展方向。

关键词：能源化学；光催化还原ＣＯ２；ＴｉＯ２｛００１｝；单原子催化；助催化剂ｄｏｉ：１０ ３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００８ １１４３ ２０２０ ０８ ００２中图分类号：Ｏ６４３ ３６；ＴＱ０３４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８ １１４３（２０２０）０８ ０００８ ０７ＲｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆＣＯ２ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｖｉａＴｉＯ２ｂａｓｅｄｃａｔａｌｙｓｔｓＷｅｉＹｉｌｉ，ＨｕａｎｇＪｕａｎｒｕ，ＺｈａｎｇＹａｎｇ，ＭａＤｅｎｇｓｈｅｎｇ，ＣｈｅｎＸｉｎｙｕ（ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＳｃｈｏｏｌ，ＴｉａｎｇｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００３８７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ，ｅｎｅｒｇｙｃｒｉｓｉｓａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｒｅｔｈｅｔｗｏｍａｊｏｒｃｈａｌｌｅｎｇｅｓｆｏｒｏｕｒｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｗｏｒｌｄ Ｈｏｗｔｏｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙａｌｌｅｖｉａｔｅｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｒｉｓｉｓｃａｕｓｅｄｂｙｏｖｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｎｏｎ ｒｅｎｅｗａｂｌｅｆｏｓｓｉｌｒｅｓｏｕｒｃｅｓｓｕｃｈａｓｃｏａｌａｎｄｏｉｌ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｅｆｆｅｃｔｃａｕｓｅｄｂｙｅｘｃｅｓｓｉｖｅｃａｒｂｏｎｅｍｉｓｓｉｏｎｓ，ｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｊｏｒｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｐｒｏｂｌｅｍｓｗｈｉｃｈｉｓｕｒｇｅｎｔｌｙｒｅｑｕｉｒｅｄｔｏｒｅｓｏｌｖｅｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｈｕｍａｎｓｏｃｉｅｔｙ Ｈｅｒｅｉｎ，ｔｈｅａｄｖａｎｃｅｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｕｔｉｌｉｚｅｄｔｏｒｅｄｕｃｅＣＯ２ｔｏｌｏｗ ｃｏｓｔｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｆｕｅｌｓ（ｓｕｃｈａｓＣＨ４，ＣＨ３ＯＨ，ＨＣＯＯＨ，ＨＣＨＯ，Ｃ２Ｈ５ＯＨ，ｅｔｃ ）ｏｖｅｒｃａｔａｌｙｓｔｓｐｈｏｔｏｅｘｃｉｔｅｄｕｎｄｅｒｌｉｇｈｔ Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｈｏｔｏｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅｃｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｋｅｙｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｆｕｔｕｒｅｐｒｏｓｐｅｃｔｓｏｆｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃＣＯ２ｏｎＴｉＯ２ ｂａｓｅｄｏｎｃａｔａｌｙｓｔｓａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｓｄｏｐｉｎｇ，ＴｉＯ２ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｎｄｄｙｅｓｅｎｓｉｔｉｚａｔｉｏｎ，ｈｉｇｈａｃｔｉｖｉｔｙｃｒｙｓｔａｌｓｕｒｆａｃｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ，ｃｏｃａｔａｌｙｓｔ，ｓｉｎｇｌｅ（ｄｏｕｂｌｅ） ａｔｏｍｃａｔａｌｙｓｉｓｅｔｃｔｏｉｍｐｒｏｖｅＣＯ２ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎａｎｄｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｎｅｒｇｙｃｈｅｍｉｓｔｒｙ；ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆＣＯ２；ＴｉＯ２｛００１｝；ｓｉｎｇｌｅ ａｔｏｍｃａｔａｌｙｓｉｓ；ｃｏｃａｔａｌｙｓｔｄｏｉ：１０ ３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００８ １１４３ ２０２０ ０８ ００２ＣＬＣｎｕｍｂｅｒ：Ｏ６４３ ３６；ＴＱ０３４ Ｄｏｃｕｍｅｎｔｃｏｄｅ：Ａ ＡｒｔｉｃｌｅＩＤ：１００８ １１４３（２０２０）０８ ０００８ ０７ 随着现代社会能源需求的不断增加，不可再生的化石能源正以不断增长的速率消耗，其终将被消耗殆尽。

光催化二氧化碳还原测试
光催化二氧化碳还原测试是一种用来测试光催化剂在光照条件下将二氧化碳和水还原成甲烷等有机物的反应性能的实验方法。

该测试通常使用紫外光谱仪或气相色谱仪等仪器来监测反应产物的生成情况和反应速率。

在实验中，首先需要准备一个光反应室和光催化剂，将二氧化碳和水加入到室内并在一定的温度和压力下通入反应气体中。

然后，将光催化剂置于光反应室内，向反应体系中照入一定强度的紫外光，并利用仪器监测产物的生成情况和反应速率。

最后，可以根据实验结果评估光催化剂的催化性能并进行进一步的性能优化和改进。

TiO2光催化原理及应用一.前言在世界人口持续增加以及广泛工业化的过程中，饮用水源的污染问题日趋严重。

根据世界卫生组织的估计，地球上22% 的居民日常生活中的饮用水不符合世界卫生组织建议的饮用水标准。

长期摄入不干净饮用水将会对人的身体健康造成严重危害, 世界范围内每年大概有200 万人由于水传播疾病死亡。

水中的污染物呈现出多样化的趋势，常见的污染物包括有毒重金属、自然毒素、药物、有机污染物等。

常规的饮用水净化技术有氯气、臭氧和紫外线消毒以及过滤、吸附、静置等，但是这些方法对新生的污物往往不是非常有效，并且可能导致二次污染。

包括我国在内世界范围内广泛应用的氯气消毒法，可能在水中生成对人类健康有害的高氯酸盐。

臭氧消毒是比较安全的消毒方法，但是所需设备昂贵；而紫外线消毒法需要能源支持，并且日常的维护都需要专业的技术人员；吸附法一般需要消耗大量的吸附剂，使用过的吸附剂一般需要额外的处理。

这些缺点限制了它们的应用范围，迫切需要发展一种高效、绿色、简单的净化水技术。

自然界中，植物、藻类和某些细菌能在太阳光的照射下，利用光合色素将二氧化碳（或硫化氧）和水转化为有机物，并释放出氧气（或氢气）。

这种光合作用是一系列复杂代谢反应的总和，是生物界赖以生存的基础，也是地球碳氧循环的重要媒介。

光化学反应的过程与植物的光合作用很相似。

光化学反应一般可以分为直接光解和间接光解两类。

直接光解为物质吸收能量达到激发态，吸收的能量使反应物的电子在轨道间的转移，当强度够大时，可造成化学键的断裂，产生其它物质。

直接光解是光化学反应中最简单的形式，但这类反应产率一般较低。

间接光解则为反应系统中某一物质吸收光能后，再诱使另一种物质发生化学反应。

半导体在光的照射下，能将光能转化为化学能，促使化合物的合成或使化合物(有机物、无机物)分解的过程称之为半导体光催化。

半导体光催化是光化学反应的一个前沿研究领域，它能使许多通常情况下难以实现或不可能进行的反应在比较温和的条件下顺利进行。

《Ni-TiO2-Al2O3催化剂金属—载体相互作用对CO2甲烷化性能的影响》篇一Ni-TiO2-Al2O3催化剂金属—载体相互作用对CO2甲烷化性能的影响Ni/TiO2-Al2O3催化剂金属-载体相互作用对CO2甲烷化性能的影响一、引言随着全球气候变化问题日益严重，减少温室气体排放，特别是CO2的排放，已成为当前科研和工业界的重要课题。

CO2的甲烷化是一种有效的转化技术，可以将CO2转化为甲烷（CH4），从而降低大气中CO2的浓度。

在这个过程中，催化剂起着至关重要的作用。

Ni/TiO2-Al2O3作为一种常见的催化剂材料，其金属-载体之间的相互作用对CO2甲烷化性能具有重要影响。

本文将就这一主题展开讨论。

二、Ni/TiO2-Al2O3催化剂的组成与结构Ni/TiO2-Al2O3催化剂由活性金属Ni、载体TiO2和Al2O3组成。

其中，TiO2和Al2O3作为载体，可以提供大的比表面积和良好的热稳定性，同时可以分散和固定活性金属Ni。

此外，金属-载体之间的相互作用对催化剂的性能有着重要影响。

三、金属-载体相互作用对CO2甲烷化性能的影响1. 相互作用机制金属-载体之间的相互作用主要是通过电子效应和几何效应来实现的。

在CO2甲烷化过程中，这种相互作用可以改变金属Ni 的电子状态和分散度，从而影响其催化活性。

同时，载体TiO2和Al2O3的表面性质也会影响催化剂的性能。

2. 电子效应电子效应主要表现在金属与载体之间的电子转移。

在Ni/TiO2-Al2O3催化剂中，TiO2和Al2O3的氧原子可以与Ni原子发生电子转移，改变Ni的电子状态。

这种电子状态的改变可以影响CO2的吸附和活化，从而影响甲烷化的反应速率。

3. 几何效应几何效应主要表现在金属与载体之间的空间结构关系。

在Ni/TiO2-Al2O3催化剂中，TiO2和Al2O3的晶体结构可以影响Ni 颗粒的分散度和大小。

适当的分散度和大小可以提高Ni的暴露面积，从而提高催化剂的活性。

光催化和电催化co2还原
1光催化还原CO2
光催化还原CO2，是指利用光催化剂（如TiO2、ZnO、Cu/TiO2等）吸收太阳能，将CO2分子与水分子分解，将其还原为有机分子和氧气的过程。

这种技术可以转化CO2为有用的化学品和燃料，并同时减少CO2的排放，是一种很有前途的绿色能源技术。

研究人员已经在实验室中成功地利用光催化技术还原CO2，但要在实际应用中取得成功，还需克服一些挑战，如催化剂的稳定性、光谱效率低下等。

因此，未来的研究方向应该是探索新的催化材料，并提高其光谱效率和稳定性，以实现光催化还原CO2的大规模产业应用。

2电催化还原CO2
电催化还原CO2是指利用电催化剂将CO2还原为有机化合物的过程。

该技术主要基于电化学原理，通过加入外部电源将电子输送到催化剂上，在电子的作用下将CO2还原为有机化合物。

与光催化技术相比，电催化技术的优势是操作更加简单，而且更容易实现高效的转化效率。

电催化还原CO2技术目前已经得到了广泛的研究，相关研究人员也已经成功地将其应用于实际工业生产中。

其中最重要的电催化剂是金属催化剂（如银、铜、金等）和非金属催化剂（如金刚烷酸、多酚等），它们能够在电子的作用下促进CO2还原反应。

虽然CO2的光催化还原和电催化还原技术都有其优势和限制，但两种技术都在解决环境问题和能源安全问题方面，发挥着重要的作用。

未来我们需要继续深入研究这两种技术，发掘新的催化剂，扩大这两种技术的实际应用规模，以更好地实现CO2的还原和环保减排的目标。

光催化还原二氧化碳原理(一)光催化还原二氧化碳什么是光催化还原二氧化碳？光催化还原二氧化碳是一种利用光催化材料，将二氧化碳转化为有机物的技术。

这种技术可以将二氧化碳转化为有用的化学品，如甲烷、甲酸、丙烯等。

光催化还原二氧化碳的原理光催化还原二氧化碳的原理是利用光催化剂吸收光能，激发电子，产生正电荷空穴和负电子。

二氧化碳分子会与空穴和电子发生反应，转化为有机物。

光催化剂的选择选择合适的光催化剂是光催化还原二氧化碳的关键。

常用的光催化剂有氧化钛、铁酸盐、氧化锌等。

这些材料具有良好的光吸收和光学性能。

光催化还原二氧化碳的应用光催化还原二氧化碳技术可以应用于环境保护和化学工业等领域。

将二氧化碳转化为有机物可以起到减少温室气体排放的作用。

利用光催化还原二氧化碳技术，可以开发出更为环保的化学生产方式。

发展前景光催化还原二氧化碳技术在环境保护和化学工业领域有着广阔的应用前景。

随着技术的不断发展，这项技术的效率将得到进一步提高，应用范围将逐渐扩大。

光催化还原二氧化碳的挑战虽然光催化还原二氧化碳技术具有许多优点，但仍面临一些挑战。

其中一个主要的挑战是提高反应的效率。

当前的光催化还原二氧化碳技术仍存在低效率、高能耗等问题，需要继续研究优化反应条件和光催化剂的性能。

最新研究进展近年来，许多研究团队致力于提高光催化还原二氧化碳的效率和降低成本。

例如，一些研究者发现将光催化剂和酶催化剂结合使用，可以提高反应效率。

此外，一些新型光催化剂的设计和合成也已经取得了一定的进展。

结语光催化还原二氧化碳技术具有很大的应用前景，但仍需要进一步的研究和发展。

在未来，我们可以期待这种技术能够更广泛应用于环保和原料化学等领域，为人类的可持续发展做出更大的贡献。

《纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究》篇一一、引言随着环境保护意识的提高和可持续发展的需求，光催化技术因其在太阳能利用、环境污染治理及光催化反应等多个领域的广泛应用而受到广泛关注。

其中，纳米TiO2光催化剂因其优异的性能和低廉的成本，成为当前研究的热点。

本文将重点探讨纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究。

二、纳米TiO2光催化剂的制备1. 物理法物理法包括气相法、真空蒸发法等，主要通过高温处理获得高质量的纳米TiO2粉末。

其优点是制得的纳米粒子具有较好的晶型结构，但存在生产效率较低，成本较高的缺点。

2. 化学法化学法包括溶胶-凝胶法、水热法等。

其中，溶胶-凝胶法是通过在溶液中制备出均匀的溶胶，然后通过热处理获得纳米TiO2。

水热法则是在高温高压的水溶液中直接进行化学反应。

这两种方法均具有较高的生产效率和较低的成本。

三、纳米TiO2光催化剂的改性由于纳米TiO2光催化剂在可见光区域的响应能力较弱，研究者们通过掺杂、表面修饰等方法对其进行改性。

1. 掺杂掺杂是提高纳米TiO2光催化剂可见光响应能力的一种有效方法。

通过在TiO2晶格中引入其他元素（如氮、硫等），可以拓宽其光谱响应范围，提高对可见光的利用率。

2. 表面修饰表面修饰是通过在纳米TiO2表面引入其他物质（如贵金属、金属氧化物等）来改善其性能。

这些物质可以有效地捕获光生电子和空穴，抑制其复合，从而提高光催化效率。

四、纳米TiO2光催化剂的应用研究1. 环境保护领域纳米TiO2光催化剂在环境保护领域的应用主要包括废水处理、空气净化等。

其优异的氧化还原性能可以有效地降解有机污染物，净化空气和水质。

2. 能源领域纳米TiO2光催化剂在能源领域的应用主要包括太阳能电池、光催化制氢等。

其可以通过吸收太阳能并产生光生电子和空穴，从而实现光电转换或光催化反应，为能源的可持续利用提供新的途径。

五、结论纳米TiO2光催化剂因其优异的性能和低廉的成本，在环境保护和能源领域具有广泛的应用前景。

TiO2光催化反应及其在废水处理中的应用TiO2光催化反应及其在废水处理中的应用摘要：近年来，随着环境问题的日益突出，废水处理成为了重要的课题之一。

光催化技术由于其高效、环保的特点，被广泛应用于废水处理领域。

其中，钛白粉（TiO2）光催化反应被认为是一种非常有效的方法。

本文从TiO2光催化反应的基本原理、反应机制和影响因素等方面进行了探讨，并详细介绍了其在废水处理中的应用。

一、引言随着工业化进程的不断加快，废水排放问题日益严重。

废水中含有大量的有机物、重金属离子等污染物，不仅对水体生态环境造成了严重的破坏，也对人类的健康产生了潜在的危害。

因此，如何有效地处理废水成为了亟待解决的问题。

光催化技术由于其高效、环保的优势，被广泛应用于废水处理领域。

其中，TiO2光催化反应因其低成本、易得性和良好的稳定性等特点，成为了研究的热点之一。

二、TiO2光催化反应的基本原理TiO2光催化反应是指在紫外光照射下，通过激发TiO2表面的电子，产生一系列氧化还原反应，最终实现有机污染物的降解。

TiO2光催化反应的基本原理可以归结为：1) 紫外光照射下，TiO2表面的电子被激发至导带，形成自由电子和空穴；2) 自由电子和空穴在TiO2表面进行氧化还原反应，产生一系列高活性氧化物种，如羟基自由基、超氧自由基等；3) 这些高活性氧化物种与有机污染物发生反应，使其降解为无害物质。

三、TiO2光催化反应的反应机制TiO2光催化反应的反应机制主要包括两个方面：1) 高活性氧化物种生成机制；2) 有机污染物的降解机制。

高活性氧化物种生成机制为：当TiO2表面的电子被紫外光激发，会形成自由电子和空穴。

自由电子在TiO2表面与氧分子发生反应，生成氧化还原活性物种，如羟基自由基；空穴则与水分子发生反应，产生羟基自由基和超氧自由基。

有机污染物的降解机制为：高活性氧化物种与有机污染物发生反应，形成过渡产物，并经过一系列反应逐步降解为无害物质。

二维材料光催化二氧化碳还原是一个热门的研究领域。

在众多二维材料中，类石墨烯的碳氮化合物$g - C_{3}N_{4}$因其高稳定性、高反应活性以及能够水解产氢的特性，成为一种无金属光催化剂。

在光催化过程中，$g - C_{3}N_{4}$首先吸收光能，为反应提供所需的氢源和能量。

而过渡金属，如Ni，则提供了CO2还原的活性位点。

近期的研究发现，当$g - C_{3}N_{4}$表面吸附Ni原子时，形成的Ni/g-C3N4催化剂对CO2催化还原的能力尤为突出。

进一步通过第一性原理计算方法研究显示，该催化剂催化还原CO2生成甲酸HCOOH、甲醇CH3OH和甲烷CH4三种烃类有机物的反应过程以及反应势垒。

研究发现，Ni/g-C3N4催化剂更加倾向于生成甲烷CH4，其速控步的反应势垒为1.29eV。

以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅相关文献或咨询化学领域专业人士。

Cu-Mn-TiO2纳米复合材料光催化还原CO2转化为甲醇（翻译文）Manganese一and copper-doped titania nanocomposites for the photocatalytic reduction of carbon dioxide into methanolP.L. Richardson , Marisa L.N. Perdigoto, W. Wang, Rodrigo J.G. Lopes摘要：在这篇文章中,全面调查了商业和实验室光催化还原二氧化碳的基于催化剂表面的电子受体而掺杂锰、铜、锰、铜参杂的二氧化钛已经被准备通过溶胶-凝胶法获得不同的为二氧化碳转化成甲醇的纳米复合材料。

首先,XRD表征证明锰和铜细分散在氧化钛表面支持保护其晶体结构。

第二,透射电镜二氧化钛颗粒形态特征指出代表尺寸15 - 25 nm的能避免表面电子空穴对的复合,与此同时增强感光。

比较面积和BJH技术提供的结构分析显示当增加了锰加载在二氧化钛基质上当增加了锰加载在二氧化钛基质上能减少吸收新鲜的和已利用的二氧化钛试样,和所有的溶胶-凝胶法中二氧化钛催化剂表现出介孔结构有利于锰、铜参杂配方。

后来,XPS谱提出了等效绑定能量特征的纯锰、铜和钛(2 p3/2,2 p1/2)通过强调化学成分和实验室研制光催化剂的晶体结构。

最后,参杂锰、铜的二氧化钛催化剂光催化还原CO2通过评估甲醇生产的几个方案。

光催化还原CO2通过评估甲醇生产的几个方案。

Mn0.22-Cu0.78 参杂在二氧化钛试样中被发现收益率最高238.6μ最高能量(26.5%)和量子效应(18.4%)从而作为一个潜在的候选二mol-MeOH/gcat氧化碳的光催化转换。

1.引言二氧化碳被认为是主要的温室气体。

为了缓解因CO2产生全球变暖不良大气现象要实际研发组织正常二氧化碳捕获和没收。

只要二氧化碳捕获是能量要求和包含一个由通过碳税收被强迫的额外费用, 众多技术一直在研究实验室和试点规模。

Ni - TiO2光催化还原CO2和水制备甲烷摘要：光催化是一种最潜在的方法来减少二氧化碳转化为有用的化合物。

在这个工作中，为了提高照片的二氧化碳减少，镍离子被嵌入二氧化钛作为光催化剂。

XRD 和TEM结果显示与纳米二氧化钛锐钛矿结构。

表面的特点用BET和电动电势测量。

经紫外可见和PL的光化学属性。

二氧化碳减排测试液体反应器和GC对产品进行了分析。

Ni-TiO 2(0.1摩尔％)相比其他催化剂有最高收益率的甲烷。

简介在过去的几十年中，快速推动了全球能源需求不断增长的世界人口。

如今,能源基础设施几乎依赖于化石燃料。

使用化石燃料产生的温室气体如二氧化碳(CO2),这是全球变暖的主要原因[1,2]。

为了解决这个问题，许多研究人员正努力开发替代能源和利用二氧化碳。

有三种途径：利用二氧化碳CO2转化为燃料,利用二氧化碳作为化工原料，以及非转换使用的二氧化碳。

在各种方法中，光催化还原二氧化碳与水成烃燃料和有用的化学物质是值得注意的方式来生产能源与缓解全球气温降低二氧化碳浓度[3 -5]。

Inoue at al [6]报道,HCOOH 一氧化碳,CH3OH,甲烷是主要的产品在CO2和H2O的光致还原作用。

在一般情况下，运输过程中电子和空穴在光催化反应中可以通过几个步骤来解释：光吸收，运输光生电子和空穴在光催化剂表面，反应的电子和空穴，电子和空穴的复合光催化剂表面和反应物的传质[7]。

在各种半导体如氧化钛(二氧化钛)[8],氧化钨电致)[9],氧化锌(氧化锌)[10]、磷化镓(GaP)[11],硫化镉(cd)[12],和碳化硅(SiC)[13],重点是二氧化钛。

二氧化钛研究在过去几年中由于其众多的优点包括良好的光敏，电荷转移潜力,低成本、无腐蚀性，生物稳定、无毒[14]。

然而，二氧化钛的效率很低，因为宽的带隙(3.20 eV),立即重组光生电子空穴对[15-16]。

为了提高二氧化钛的光催化效率，许多表面改性方法已被研究人员进行。

万方数据万方数据万方数据２１７８无机化学学报第２６卷磊庐０．１８８２ｎｍ）闭。

在２０＝１００的衍射峰可以归为层状钛酸化合物的（２００）晶面特征衍射峰例。

当在５００℃焙烧３０ｍｉｎ后，曲线（ｂ）显示得到了亚稳态ＴｉＯ：ｆＢ）（ＰＤＦ：４６—１２３８。

单斜晶系，空Ｉ’口ｌ群为Ｃ２／ｍ）。

当焙烧温度进一步提高至６００ｏＣ．按照ＪＣＰＤＳ衍射数据和文献报道１１２－１４，２１１．ＤＮＲ一６００发生了另外一种晶相结构变化（ＰＤＦ：８４．１２８５，四方结构，空间群１４１ｍ）。

此时ＤＮＲ一６００具有ＴｉＯ，（Ｂ）／锐钛矿双晶结构。

当焙烧温度提高至８００ｏＣ．则仅有锐钛矿晶型存在。

图４给出了ＮＲ的ＴＧ／ＤＴＧ／ＤＳＣ曲线．氮气流速为５０ｍＬ．ｍｉｎ一．加热速率为ｌＯｏＣ·ｍｉｎ～．其它条件与ＤＮＲ的焙烧升温速率一致。

在７ｒＧ曲线中．在４００ｃＣ以下主要有不断失重的现象发生。

ＴＧ／ＤＴＧ曲线按照ＤＴＧ的失蘑峰ｆＴｄ）分为３个阶段。

第一阶段是从室温升至３００ｏＣ．可以观察到有１５％的质量损失．这是由于层内羟基基闭的失去和物理吸附水的脱附造成的。

这一阶段对应的是ＤＳＣ曲线的吸热峰。

第二阶段是从３００至５００ｏＣ．质量损失约为３％，这是由于如ＤＴＧ中在３４５．４３３。

和４８５℃失去结晶水所造成的。

在这一阶段．可以在ＤＳＣ曲线Ｅ观察到３４８ｏＣ的放热峰．这对应于层状钛酸化合物向ＴｉＯ，ｆＢ）相的结构转变。

这与在４００℃的ＸＲＤ所观察到的新相形成的结果一致．第三阶段是从５００到８００ｏＣ，其Ｉ＇日Ｊ质量损失为０．３％．这是由ＤＴＧ所示在５２８和５６５ｏＣＴｉＯ，ｆＢｌ失去剩余．ＯＨ后形成锐钛矿ＴｉＯ，所致．这与在６００ｏＣ所形成的双晶结构相一致。

ＴＧ／ＤＴＧ／ＤＳＣ曲线与ＸＲＤ的结果相吻合。

图４ＮＲ的１’Ｇ／Ｉ）１＇Ｇ巾ＳＣ热分析谱图（ｊｉ｜ｌｉ，ｚ，ｇｑ局部放大图１６０主拿３０兰。

量Ｆｉｇ．４Ｔｈｅｒｍａｌａｎａｌｙｓｉｓ（ＴＧ／ＤＴＧ／ＤＳＣ）ｃｕｉｒ－ｑｅｓｏｆＮＲａｔ１０℃·ｍｉｎ一。

co2光还原产甲烷
二氧化碳（CO2）的光还原产甲烷（CH4）是一种通过使用太阳能或其他光源将二氧化碳还原为甲烷的过程。

这是一种环保的方法，旨在减少温室气体排放并利用可再生能源。

这个过程通常涉及催化剂的使用，以促使 CO2 被还原为 CH4。

下面是该过程的一般步骤：
1. 光吸收：在光还原过程中，需要使用光源（通常是太阳能）来激发二氧化碳分子中的电子。

2. 催化剂：使用催化剂是光还原的关键步骤。

催化剂能够降低反应的能垒，促使二氧化碳分子的还原。

光催化剂可以是特定的化学物质或材料，它们能够吸收光能并在反应中发挥关键作用。

3. 二氧化碳还原为甲烷：在催化剂的作用下，被激发的二氧化碳分子中的电子被传递给其他分子，从而将 CO2 还原为 CH4。

这个过程涉及一系列复杂的反应步骤。

4. 产物提取：产生的甲烷需要从反应中提取出来，以便进一步使用或存储。

这可能需要经过一些分离和纯化的步骤。

这种光还原CO2 为CH4 的过程是一个具有挑战性的领域，但如果能够有效实现，它将有助于减少温室气体排放并提供一种可持续的方法来生产甲烷。

研究人员和科学家正在努力寻找高效的催化剂和工艺条件，以推动这一领域的发展。

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光催化还原二氧化碳综述引言：随着全球气候变化问题日益突出，减少二氧化碳的排放以及寻找可持续的能源来源成为全球关注的焦点。

光催化技术作为一种有潜力的方法，可以利用太阳能将二氧化碳转化为有用的化学品或燃料。

本综述将介绍光催化还原二氧化碳的原理、材料选择和性能提升方法。

一、光催化还原二氧化碳的原理光催化还原二氧化碳是一种利用光照射下的半导体材料催化二氧化碳转化为有机物的过程。

当光照射到半导体表面时，光子激发了半导体的电子，形成电子-空穴对。

二氧化碳分子吸附在半导体表面，通过光生电子和空穴参与的反应，转化为有机物。

这一过程可以通过调控半导体的能带结构和表面反应活性位点来实现。

二、材料选择在光催化还原二氧化碳的研究中，选择合适的半导体材料对于提高催化性能至关重要。

常用的半导体材料包括二氧化钛、氧化锌、氮化硼等。

二氧化钛是一种广泛研究的材料，具有良好的光催化性能和化学稳定性。

氮化硼是一种新兴的材料，具有较大的带隙和高光吸收能力，因此在光催化还原二氧化碳中具有潜在的应用价值。

三、性能提升方法为了提高光催化还原二氧化碳的效率，研究人员提出了一系列的性能提升方法。

其中之一是半导体材料的表面修饰。

通过改变半导体表面的结构和组成，可以调控其吸附性能和电子传输效率，从而提高光催化性能。

另一种方法是构建复合材料。

将半导体材料与其他材料如金属纳米粒子、碳材料等进行复合，可以增强光吸收能力和电子传输效率，进一步提高光催化性能。

四、应用前景与挑战光催化还原二氧化碳作为一种可持续的能源转化技术，具有广阔的应用前景。

通过将二氧化碳转化为有机物或燃料，不仅可以减少二氧化碳的排放，还可以实现二氧化碳的资源化利用。

然而，目前光催化还原二氧化碳仍面临一些挑战。

首先，光催化反应的效率仍然较低，需要进一步提高。

其次，催化剂的稳定性和寿命问题亟待解决。

此外，实际应用中的规模化生产和经济性也是需要考虑的因素。

结论：光催化还原二氧化碳是一种有潜力的技术，可以将二氧化碳转化为有用的化学品或燃料。

光催化还原二氧化碳研究取得进展光催化还原二氧化碳（CO2）是一种将日光能够转变为可利用的化学能源的技术。

在这一过程中，二氧化碳分子将被光催化剂吸收并还原为有用的碳氢化合物。

光催化还原二氧化碳已被视为一种重要的可持续能源解决方案，可以将大气中的CO2变为有用的化学品，从而减少温室气体排放并有效利用资源。

在近年来的研究中，科学家们已经取得了很多关于光催化还原二氧化碳的重要进展。

其中一项核心研究方向是设计和合成高效的光催化剂。

光催化剂是实现光催化还原二氧化碳的关键，它能够吸收光能并催化CO2的还原反应。

许多研究聚焦于发展新型光催化剂，包括金属有机框架材料、半导体纳米材料和复合材料等。

这些新材料具有高比表面积、良好的光吸收性能和催化反应活性，能够有效促进光催化还原CO2的效率。

另一项重要的研究方向是光催化还原二氧化碳的反应机理研究。

了解光催化还原CO2的反应机理有助于优化催化剂的设计和提高反应效率。

目前，研究人员通过使用催化剂的表征技术（如X射线光电子能谱和拉曼光谱）以及计算化学方法来揭示光催化反应中涉及的分子级细节。

这些研究揭示了CO2分子在催化剂表面的吸附态和反应物吸附态之间的转变，以及与光子吸收过程和电子转移过程相关的反应机理。

此外，一些研究还关注利用可再生能源（如太阳能和风能）来供应光催化系统所需的能源。

例如，利用光伏发电技术将太阳能转化为电能，然后将其用于催化系统中，可以减少对化石燃料的依赖，并降低温室气体排放。

与此同时，研究人员还在努力提高光催化系统的光能转化效率，通过结合多重光子吸收和增加光吸收材料的比表面积等策略来实现。

最后，光催化还原二氧化碳技术的实际应用也在逐渐发展。

目前的研究主要关注合成CO2为高附加值化学品，如甲酸、乙醇、甲醇等。

这些化学品不仅具有较高的经济价值，而且可以广泛应用于化工、能源和材料领域。

研究人员还在尝试将光催化还原CO2技术与其他能源转换技术结合，例如电解水制氢技术，为集成能源系统提供解决方案。