玻璃球负载非晶态有机钛聚合物提高光催化还原CO_(2)的转换频率

摘要

化学蚀刻玻璃球,表面产生纳米孔缝,再通过溶剂热法在孔缝内制备了非晶态有机钛聚合物。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、荧光光谱(PL)、有机元素分析(OEA)、紫外光电子能谱(UPS)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等表征了材料的结构及光电性能。结果表明,负载的非晶态有机钛聚合物对可见光有明显的吸收,且荧光强度较NH_(2)-MIL-125(Ti)大幅度降低,光生电子-空穴对更加稳定。玻璃球负载的非晶态有机钛聚合物为催化剂,300 W氙灯为光源催化还原CO_(2),反应4 h后,甲醇的产量达941.6μmol,相应的转换频率(TOF)值为46.4 h^(−1)。使用具有相同有机配体及金属离子的NH_(2)-MIL-125(Ti)及P25为对比催化剂,在相同的光催化条件下,其相应的TOF分别为0.28和0.019 h^(−1)。催化剂热处理实验表明玻璃球载体对有机钛聚合物的化学稳定性有明显的保护作用,经过300℃处理,负载的有机钛聚合物光催化性能仍然稳定,而NH_(2)-MIL-125(Ti)的光催化活性衰减了54%,这是由于其化学结构及晶体结构被破坏。