NH2-MIL-125(Ti)的后修饰及其可见光催化还原CO2的性能研究

来源 :浙江师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangjj167
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CO2资源化不但可以解决温室效应引起的环境问题同时又可以解决日益严峻的能源枯竭问题,利用光催化转化技术是固定CO2的途径之一,促进光催化固定二氧化碳技术的核心课题是研发高效新型可见光响应的光催化材料。然而金属有机骨架材料(Metal-organic frameworks,MOFs)具有高比表面积、高孔隙率、易于设计、修饰和调变等优点,是一类非常有潜力的光催化材料。但是目前MOFs在光催化尤其是光催化还原CO2上的应用尚处于起步阶段。本论文基于Ti基MOF[NH2-MIL-125(Ti)]材料的性质和结构特点,采用过渡金属纳米粒子Co及吡啶-2-甲醛(PA)对其进行后合成修饰。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(Uv-vis DRS)、荧光发光光谱(PL)、光电流(PC)等技术表征其物化性质,考察其可见光催化还原CO2的性能,并探讨其反应机理。主要研究结果如下:1.与未修饰的NH2-MIL-125(Ti)相比,通过浸渍法制备的Co纳米颗粒修饰的Ti基MOF材料Co/NH2-MIL-125(Ti)的光催化还原CO2的活性更高,在牺牲剂为三乙醇胺的实验条件下,其中1.0wt.%Co/NH2-MIL-125(Ti)活性最优,甲酸产率为38.4 μmolgcat-1h-1首次采用芳香醇替代三乙醇胺作为电子给体,实现可见光催化还原CO2的同时选择性催化氧化芳香醇为对应的醛。2.利用PA对载体NH2-MIL-125(Ti)修饰制备的PA/NH2-MIL-125(Ti)复合材料,可见光相应范围有所增强。相对于NH2-MIL-125(Ti),其可见光催化还原CO2的性能有了明显的提高。3.通过荧光光谱和光电流测试结果的分析,发现Co纳米颗粒及吡啶-2-甲醛的修饰不仅有利于提高NH2-MIL-125(Ti)的可见光吸收范围,同时有利于反应中电子的迁移,从而提高光催化活性。本论文特色:其一,采用不同的修饰途径成功提高了 Ti基MOF材料可见光催化还原CO2的性能;其二,首次实现了 Ti基MOF材料可见光催化还原CO2的同时选择性催化氧化芳香醇。这为研发高效高选择性的MOF型复合光催化固碳材料提供了一条崭新的途径;同时探索Ti基MOF材料在CO2固定中的应用,不仅可以丰富光催化固碳理论,而且还拓展了金属有机骨架材料的应用。
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