论文部分内容阅读
随着煤、石油、天然气等化石能源的过度开发和使用,CO2等温室气体排放量迅速增加,引发全球性的气候变化及能源危机。面对能源短缺和环境恶化问题的日益突出,如何高效的开发可再生的太阳能成为当前研究的热点。在光催化技术中,在太阳能的驱动下利用用半导体作为催化剂将CO2转化为高附加值染料是解决能源与环境问题有效的措施之一。由于TiO2催化活性突出,物理化学性质稳定、无毒且成本低廉而被广泛用于研究。然而,由于TiO2禁带宽度较宽,光能利用率较低,且易团聚等缺点,限制了其更广泛的应用。金属卟啉含有大环共轭结构,对可见光具有较高的吸收能力。金属有机框架具有较大的比表面积、结构功能多样而被广泛用于光催化。本论文用金属卟啉作敏化剂或金属有机框架结构中的配体与TiO2制备复合催化剂,并对复合材料光催化CO2还原活性进行了一系列表征,探讨了其可能存在的机理。这项工作为金属卟啉的进一步发展,提供了有益的参考和启发。研究内容如下:（1）CuTCPP/P25m光催化CO2还原:利用水热的方法使商业P25表面羟基化（P25m）,使其表面含有更多的羟基。通过回流的方法将铜卟啉（CuTCPP）与TiO2复合得到铜卟啉敏化复合材料CuTCPP/P25m,探讨了其光催化反应机理。结果显示:CuTCPP/P25m复合材料比纯P25的光催化CO2还原活性明显提高,其中0.5%CuTCPP/P25m催化产甲烷的活性可达19.39μmol/g/h。（2）CuTCPP?UiO-66/TiO2（CTU/TiO2）光催化CO2还原:利用原位水热的方法制备CTU/TiO2复合催化剂,并进行了光催化还原CO2性能测试,提出了可能的光催化反应机理。结果显示:复合材料CTU/TiO2比TiO2具有更好的光催化活性,其中CTU/0.6TiO2催化还原产生CO的速率可达31.32μmol/g/h。（3）PCN-222（Cu）/TiO2光催化CO2还原:通过控制苯甲酸与蒸馏水的比例制备棒状金属卟啉MOF结构PCN-222（Cu）。将其与TiO2复合,得到PCN-222（Cu）/TiO2复合材料。对一系列PCN-222（Cu）/TiO2复合材料进行了光催化还原CO2性能测试,通过测试结果发现10%PCN-222（Cu）/TiO2具有最高的光催化活性,其光催化CO2还原产物的生成速率如下:CO产率为13.24μmol/g/h。