TiO2基光催化材料在光还原CO2方面的研究进展

CO_2的过度排放是导致温室效应的主要原因,同时CO_2也是潜在的碳能源。本文综述了以二氧化钛基催化材料在光催化条件下还原CO_2的研究进展。首先对TiO_2微纳米材料的制备以及还原CO_2的机理进行讨论;其次介绍了利用半导体复合、贵金属沉积、金属离子掺杂和非金属掺杂等方法来改性TiO_2以增强光催化还原性能。     

半导体复合材料光催化还原CO2的研究进展

光催化还原CO₂是实现碳循环的一种绿色的、环保的能源转化方式,该方法可以有效的将CO₂气体转化为可再生燃料,缓解能源危机和全球变暖问题。综述了半导体复合材料光催化还原CO₂为可再生碳氢燃料的研究进展,介绍了光催化还原CO₂的反应条件和光催化机理,并对已报道的不同类型半导体复合光催化材料进行分类,如“单一半导体型”、“金属/非金属掺杂半导体型”、“半导体复合型”和“碳材料–半导体复合型”。评述了各种半导体复合光催化材料的优缺点及其光催化性能的影响因素。在此基础上,进一步展望了半导体复合光催化材料催化还原CO₂的发展前景。     

热增强的光催化二氧化碳还原技术

利用太阳光驱动二氧化碳（CO₂）催化转化合成燃料是缓解能源危机和降低温室效应的理想途径。然而,当前面临的主要挑战在于CO₂固有的化学稳定性使得光催化反应的转化效率低下。热量被认为是促进催化转化反应过程的重要推动力,可以有效提升光催化转化的效率。本文综述了不同形式的热增强光催化在CO₂还原生产燃料方面的应用,包括外加热源的光催化CO₂还原、光热效应促进的光催化CO₂还原以及等离激元增强的光催化CO₂还原体系。文章指出：热增强的光催化技术继承了光催化的高选择性和热催化的高反应活性的优势,实现了CO₂还原反应的高效进行。具体分析如下：外加热源主要通过直接加热装置或者聚焦太阳光能实现,产物的生成效率明显增强,选择性影响不大;光热效应发挥着局部提高催化剂反应温度的作用,使能量利用效率更高,大幅度降低CO₂还原反应所需的能量;等离激元效应除了发挥光热效应的作用,同时兼备增强光吸收、促进载流子分离和加速表面反应动力学的作用。文章最后指出,通过对反应机理进行深度研究,合理调控反应体系的反应条件,将极大促进热增强的光催化CO₂还原技术发展,为CO₂利用提供有效手段。     

光催化还原二氧化碳研究进展

光催化还原二氧化碳为碳氢燃料,不仅可以减少大气中的二氧化碳含量,解决温室效应带来的环境问题,而且可以提供能源燃料,具有可观的经济效应。综述了光催化还原二氧化碳的研究进展,介绍了目前常见的一些光催化材料,比较了各种材料的特点。最后对光催化二氧化碳的研究进行了展望。     

光催化应用于处理水中重金属离子的研究进展

本文介绍了重金属离子对生态环境、土壤、水体等产生的严重危害。光催化还原技术是去除水中重金属离子绿色环保且具有经济效益的解决方法。Ti O2光催化剂作为一种新型功能材料,具有比表面积大、孔道结构规则和极强的光催化还原能力从而引起人们越来越多的关注;本文通过阐述Ti O2光催化还原的机理以及影响催化性能的因素,从不同方面了解光催化还原金属离子的过程和机制。Ti O2以其鲜明的特性在应用中发挥了更好的催化效果,在处理环境污染方面具有广阔的应用前景。     

新型碳材料在光催化还原二氧化碳中的应用

综述了有关碳纳米管、石墨烯和碳量子点在光催化还原CO2方面的研究进展,分析了光催化还原CO2的反应机理,最后做了总结和展望。     

新型光催化还原CO2材料的研究进展

研究表明,光催化还原CO2生成CO,HCOOH,CH4等多种有机化合物能同时解决能源危机和环境污染等问题。因此,高效光催化剂的设计与合成对于光催化还原CO2至关重要。在光催化还原CO2制备燃料取得的研究成果基础上,对主催化剂结构设计、助催化剂开发和催化剂体系构建等方面进行了概述,并对光催化还原CO2材料未来的研究方向进行了展望。     

钙钛矿型金属氧化物粉体的制备与光催化性能

综述了ABO3钙钛矿型金属氧化物光催化性能的研究进展。主要介绍了化学共沉淀法、超声波共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法、固相研磨法、凝胶浇注法、甘氨酸燃烧法等制备方法及其优缺点。讨论了光催化降解有机污染物、光催化还原CO2制备有机物和光催化分解H2O的反应机理。分析了电荷转移能、B-O的结合能、B原子电负性、A、B原子价态、电子构型、掺杂等因素对催化剂光催化效率的影响。     

水对乙腈溶液中光催化还原CO_2性能促进的研究

文章研究了水对乙腈溶液中光催化还原CO2反应性能的影响。证明在相同的实验条件下,水能极大地提高乙腈体系中光催化还原CO2的效率;结果显示,水的体积占总体积10%时具有最佳的催化效果。另外,本研究对水对体系粘度和电导率影响进行测试,初步讨论了它们对光催化还原CO2反应中的影响。     

2,6-吡啶-二甲酸钴配合物的合成及光催化还原CO2性能研究

采用水热合成方法制备了一个双核的吡啶羧酸类金属钴配合物,该配合物能够光催化还原CO2。分别考查了光照时间,电化学对光催化体系的影响。结果表明在光催化体系中金属钴配合物在光照的条件下能够选择性催化还原CO2,并通过电化学实验探讨其机理。     

基于能带匹配理论设计CO2光催化还原催化剂的研究进展

光催化还原CO2过程中,能带隙小的材料具备优良的可见光吸收性能,但吸收的可见光并不一定能够有效地被光催化还原作用所利用,这与催化剂能带位置有着直接关系,改变材料的能带结构对调节材料的氧化还原性能有着重要影响。本文从光催化还原CO2的基本原理出发,介绍了半导体催化剂光催化还原CO2的基本过程及催化剂价带、导带位置的决定性作用,简述了当今光催化还原CO2过程中存在的催化剂价带、导带不匹配问题,并从特定晶面生长、材料复合、形成p-n结、第一性原理等方面综述了如何利用能带匹配理论来提高光催化还原CO2效率,为光催化还原CO2的材料的选择和设计提供了理论依据。     

超声协同光催化还原法制备Ag/TiO2光催化剂及其活性研究

在光催化还原反应体系中引入超声场制备了Ag/TiO2光催化剂.考察了超声频率、功率等对还原反应的影响,对所制得的负载型Ag/TiO2光催化剂进行微观性能表征,并以低浓度苯酚溶液为降解对象进行光催化氧化活性表征.结果表明,超声场的引入对光催化还原反应有很好的强化作用,促进光催化还原反应的最佳超声频率为45 kHz,同时,Ag 还原率随着超声功率的增加而增大.所制得的Ag/TiO2光催化剂具有粒径小、光催化活性高的特点.     

纳米TiO_2可见光催化改性技术的研究进展

对纳米TiO2光催化的机理、光催化反应动力学及可见光催化改性技术等方面的研究进展作了详细综述。     

光催化还原CO_2制取甲醇的研究现状及前景

文章综述了目前国内外光催化还原CO2的研究进展及存在的问题,介绍了本课题组在光催化还原CO2制取甲醇中所做的研究工作,最后展望了该研究领域的前景。     

催化剂吸附和活化法抑制光催化还原CO2过程中析氢反应的研究

光催化还原CO_2作为缓解温室效应和能源问题的重要手段受到人们的重视,但光催化还原CO_2的效率依旧较低。原因之一是光催化还原CO_2与H_2O还原析氢之间的竞争反应。抑制光催化还原CO_2过程中的析氢反应,受到研究者的关注。本文基于光催化还原CO_2与H_2O还原之间存在的竞争反应,从催化剂比表面积、金属离子杂化、晶面选择、疏水界面构建及金属助催化剂等方面对增大CO_2吸附、活化和抑制析氢反应进行综述,旨在提高CO_2还原选择性催化剂的设计提供帮助。     

Au-TiO_2纳米复合材料光催化性能和应用研究进展

二氧化钛由于其耐腐蚀性,对生物无毒性,高效清洁等特点,已经在众多领域得到广泛的研究。尤其二氧化钛材料具有极强的催化氧化能力,在环境污染治理和有机物降解方面得到应用。但纯的二氧化钛由于禁带较宽,只能吸收太阳光中近紫外的光线。拓宽二氧化钛的光谱响应范围,实施对可见光的吸收利用,是二氧化钛基光催化材料面临的主要问题。二氧化钛上负载的金纳米颗粒形成的Au-TiO_2复合材料不仅提高了其氧化还原能力,而且具有良好的可见光催化性能。本文综述了Au-TiO_2的光催化原理,Au-TiO_2光催化活性的影响因素及其应用。     

还原法制备芳香胺的研究进展

介绍了芳硝基化合物还原制备芳香胺的主要方法以及各还原方法在芳硝基化合物还原中的应用。芳硝基化合物还原制备芳香胺的方法主要有催化加氢法、金属还原法、水合肼还原法、硫化碱还原法、电化学还原法、催化氢转移法、光催化还原法、葡萄糖还原法、酶催化还原法等。其中光催化还原法和还原酶还原法反应条件温和、符合有机化合物转化过程中所追求的环保"良性"与"绿色"的目标,具有很高的研究应用价值。     

还原法制备芳香胺的研究进展

介绍了芳硝基化合物还原制备芳香胺的主要方法以及各还原方法在芳硝基化合物还原中的应用。芳硝基化合物还原制备芳香胺的方法主要有催化加氢法、金属还原法、水合肼还原法、硫化碱还原法、电化学还原法、催化氢转移法、光催化还原法、葡萄糖还原法、酶催化还原法等。其中光催化还原法和还原酶还原法反应条件温和、符合有机化合物转化过程中所追求的环保"良性"与"绿色"的目标,具有很高的研究应用价值。     

热助光催化CO2还原研究进展与展望

光热催化是一种极具前途的CO₂还原策略,可利用太阳光谱的广泛吸收来激发热化学和光化学过程的结合,从而协同推动催化反应的进行,使CO₂在较为温和的条件下实现高效转换。作为光热催化的一种,在光催化中引入热能,可提高太阳光利用率,促进载流子的激发和分离,加快反应分子扩散,提升反升性能。对当前光热催化CO₂还原的概念和原理进行分类,并对热助光催化还原CO₂反应的研究现状进行总结。基于反应产物的差异,介绍热助光催化反应的催化剂选择、反应条件和反应机理,同时介绍了该类反应试验过程中关键的局部测温技术,最后对热助光催化CO₂还原技术的发展进行了展望,未来的研究重点应是提升CO₂转化率和产物选择性,同时利用先进的原位表征技术和理论计算对反应机理进行探究。     

石墨烯基复合材料光催化还原二氧化碳研究进展

化石燃料的燃烧产生的二氧化碳（CO₂）所引起的温室效应已成为全球性问题。利用太阳光催化还原CO₂,不仅可以降低温室效应的危害,还可以提供碳氢燃料,缓解能源短缺问题。石墨烯作为一种新型的光催化剂载体材料,近年来受到越来越多人的关注。综述了近年来石墨烯基复合材料光催化还原CO₂的研究进展,并对今后的研究重点做出了展望。