基于光沉积法Cu负载TiO2光热化学循环分解CO2

光热化学循环是一种可同时利用太阳能中高能部分和低能部分将CO_2转化成CO或其他碳氢燃料的方法。利用光沉积法制备Cu负载TiO_2催化剂CuTiO_2(记为CT),用于光热化学循环分解CO_2,通过比表面积分析(BET)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)等技术手段对催化剂进行表征并探究其催化机理。实验结果表明,CT分解CO_2的平均速率(29.81μmol/(g·h))较P25型TiO_2(记为PT)分解CO_2的平均速率(2.23μmol/(g·h))提高13倍。UV-vis吸收光谱显示CT吸收边红移,从XPS表征可看出光照后CT表面形成了更多Ti~(3+);PL图谱显示负载Cu拓展了催化剂的可见光响应,降低了其光生电子空穴对复合率,使表面氧空位更易形成,增大了CO_2分解速率。     

热化学循环制氢耦合CO2矿化系统效率计算

利用热力学计算和化工流程模拟对新型热化学循环制氢耦合CO_2矿化系统进行分析和模拟,从两方面对整个系统的热效率进行评估。计算得到,基于化学反应热力学的系统理论热效率上限为42.8%;基于流程模拟的系统热效率在不考虑废热发电情况下为33.18%。根据效率计算分析了整个系统中主要的耗能步骤,为系统优化提供参考。     

基于TiO_2光热化学循环分解CO_2研究

将采用水热法(Hydrothermal)制备的TiO_2(HT)、溶胶凝胶法(Sol-gel)制备的TiO_2(ST)和处理过的P25混晶型TiO_2(PT)应用于光热化学循环分解CO_2。结果发现PT效果优于ST和HT,每个循环得到的平均CO产率为2.33μmol/g,分别是ST与HT循环平均CO产率的1.39倍和4.64倍。使用X射线衍射仪(XRD)、固体光致发光光谱(PL)及X射线光电子能谱(XPS)等对材料进行表征。结果表明混晶结构可抑制电子空穴的复合,使得光致氧空位容易形成,明显提高光热化学循环分解CO_2的产率。