绒球状TiO2-Pd光催化剂的制备及光催化还原CO2为有机酯的性能研究

摘要

目前，空气中的CO2含量日益增多，CO2成为了温室效应的最大元凶，为解决这一环境问题，本文尝试采用光催化的方法催化还原CO2。与其他方法相比，光催化还原CO2有很多优点，比如，在常温常压下就可以发生反应，而且利用紫外灯或者太阳光作为光源，无须很复杂的反应步骤，也不用担心会产生多余的CO2。通过水热法和溶剂热法，制备了不同催化效率的光催化材料。并利用已制备好的光催化剂，探究了在甲醇和异丙醇溶液中CO2还原为有机物的产率，将CO2转化为更具用途的高附加值产品。
　　实验主要包括以下内容：
　　1.通过溶胶凝胶法制备了TiO2光催化材料，并对其进行了表征研究，得到的结果显示，该方法制得的TiO2具有较好的形貌和较好的催化效果。我们还探究了不同实验条件下对催化剂性能的影响。
　　2.探究了微波法水热合成纯TiO2纳米管，通过调节NaOH的加入量控制pH和调节微波反应器的功率制备了不同条件下的TiO2纳米材料。探究了其在甲醇溶剂中的催化效率。
　　3.采用溶剂热法合成棒状TiO2纳米材料，将油酸作为溶剂，酞酸丁酯作为钛源，采用这种方法制得的光催化剂无论在结晶度，还是在比表面积，或是在光催化性能上都得到很大改进，以异丙醇为反应溶剂在紫外灯下反应，也检测到比较可观的甲酸异丙酯产率。
　　4.采用水热法合成绒状TiO2纳米球，在此基础上负载不同摩尔比的钯源，以此水热产物TiO2-Pd在异丙醇中光催化还原CO2，有很高的催化活性，用气相色谱检测到有甲酸异丙酯生成，产量比溶剂热法得到的甲酸异丙酯大，最高产量可达276.6μmol.gcat-1.h-1。
　　5.在该课题的基础上，我们还研究了二氧化钛和一些硫化物的复合，比如三硫化二铈，比如三硫化二锡，我们也对这两种复合产物做了光催化活性的研究。

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第一章 文献综述

1.1研究背景及意义

1.2 甲酸甲酯和甲酸异丙酯的性质和应用

1.3 光催化反应的原理

1.4 影响光催化反应的因素

1.5 TiO2的改性研究

1.6催化剂的制备方法[32,40]

1.7 本课题研究目标

第二章 实验部分

2.1 化学试剂及实验仪器

2.2 催化剂的制备

2.3 光催化还原CO2

2.4 光催化剂的表征

第三章TiO2光催化剂的表征及活性评价

3.1 溶胶凝胶法制备TiO2的表征

3.2 溶剂热法制备TiO2的表征

3.3 水热法合成TiO2-Pd催化剂的表征和活性评价

第四章TiO2和硫化物的复合催化剂

4.1 Ce2S3-TiO2的复合催化剂

4.2 Sn2S3催化剂

4.3 Sn2S3-TiO2复合催化剂

第五章 结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢