CuO/Er-Yb-TiO2的制备及在模拟可见光下催化CO2合成甲醇

作     者：肖洒 谈恒 吴珊妮 曾敏 熊春荣 XIAO Sa;TAN Heng;WU Shanni;ZENG Min;XIONG Chunrong

作者机构：海南大学南海海洋资源利用国家重点实验室海南省特种玻璃实验室 

出 版 物：《材料导报》 (Materials Reports)

年 卷 期：2020年第34卷第2期

页      面：2005-2009页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 081701[工学-化学工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：海南省重大科技计划项目(ZDKJ2017011) 国家自然科学基金(51761010)~~ 

主　　题：二氧化钛 稀土 上转换 可见光催化 二氧化碳 甲醇 

摘      要：采用溶胶-凝胶法制备了Er^3+和Yb^3+掺杂的TiO2纳米颗粒(Er-Yb-TiO2),并进一步通过浸渍法负载了CuO,得到CuO/Er-Yb-TiO2用于催化还原CO2合成甲醇。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)仪、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光谱仪(UV-vis)、荧光分光光度计(PL)等对样品进行了表征。结果表明,在TiO2中掺入Er^3+和Yb^3+,在980 nm近红外光的激发下,可分别获得525 nm(2H11/2→4I 15/2)、549 nm(4S3/2→4I 15/2)和661 nm(4F9/2→4I15/2)的上转换可见光,并抑制了光生电子-空穴对的复合。负载CuO后,增强了TiO2对可见光的吸收,光生电子-空穴对更加稳定。在300 W氙灯模拟可见光下,分别采用纯TiO2、CuO/TiO2、Er-Yb-TiO2和CuO/Er-Yb-TiO2催化还原CO2合成甲醇,反应时间为2 h。结果显示,以纯TiO2为催化剂,甲醇的产率仅为23.9μmol·g^-1;Yb^3+与Er^3+的掺杂量分别为2.5%和1%(均为摩尔分数)的Er-Yb-TiO2获得的甲醇产率提高到116.7μmol·g^-1;CuO/TiO2和CuO/Er-Yb-TiO2由于CuO的负载提高了纳米颗粒对可见光的吸收,所得的甲醇产率分别提高到69.1μmol·g^-1及281.2μmol·g^-1。由此可见,CuO/Er-Yb-TiO2能高效催化还原CO2合成甲醇。