基于宽光谱响应范围Au NPs/TiO2催化还原CO2的基础研究

项目名称： 基于宽光谱响应范围Au NPs/TiO2催化还原CO2的基础研究

项目编号： No.21307027

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 环境科学、安全科学

项目作者： 杨娟

作者单位： 河南理工大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 有效利用太阳光还原CO2合成碳氢燃料是目前国际研究的前沿，但总体能量转化效率较低，产物选择性差。本申请以提高CO2光还原能量转换效率与产物选择性为出发点，采用水热法与化学还原法制备宽光谱响应范围Au NPs/TiO2异质催化剂，研究一维TiO2晶型组成、TiO2表面氧空位分布与羟基浓度、Au NPs负载量与颗粒尺寸、照射波长等对CO2光还原性能与产物分布的影响规律。重点考查不同光源照射体系中TiO2与Au NPs界面电子相互作用及由此产生的活性还原位影响CO2吸附、活化与产物选择性的内在机理，揭示TiO2表面结构与Au NPs微观形态在增强CO2光还原效率中的关键作用。在此基础上，通过调控Au/TiO2微观结构，期望实现基于激发波长选择性还原CO2合成C1化合物。本项目的实施将显著提高CO2光还原性能、能量转化效率及产物选择性，为太阳能有效利用与CO2高效转化光还原体系的建立提供理论基础。

中文关键词： 光催化；CO2还原；二氧化钛；金纳米颗粒；电荷迁移

英文摘要： The synthesis of hydrocarbon fuels by solar-driven photo-reduction of CO2 is the international research frontier, however, the overall energetic efficiency is low and the product selectivity is poor. The primary aim of this project is to increase of CO2 photo-conversion efficiency and product selectivity. By using the hydrothermal and chemical reduction methods, Au NPs/TiO2 composite catalysts are prepared. The effects of TiO2 crystal form, surface oxygen vacancies distribution, hydroxyl groups concentration, Au NPs amounts and particles size, and illumination wavelength on CO2 photo-reduction and products distribution will be studied. The interfacial photo-electron interaction between Au NPs and TiO2, the resulting active reduction-sites in different irradiation system, and their influence mechanism on CO2 adsorption, activation and product-selectivity will be investigated primarily. The vital effect of TiO2 surface structure and Au NPs micro-morphology on the enhancement of CO2 photo-reduction will be revealed. On that basis, by the manipulation of microstructure of Au/TiO2 composite catalyst, the selectivity reduction CO2 into useful hydrocarbon fuels, mediated by excitation wavelength, is expected to carry out. The implement of this project will significantly improve the photo-reduction properties of CO2, th

英文关键词： Photocatalysis；CO2 reduction；titanium dioxide；Au Nanoparticles；charge transfer