原位合成法制备TiO2负载酞菁钴催化剂用于CO2光催化还原反应

《原位合成法制备TiO2负载酞菁钴催化剂用于CO2光催化还原反应》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据第27卷第4期影像科学与光化学V01．27No．4兰塑皇篁!旦!望至堡!堡塞!墼堡塑垒呈丝垒星墅!!垡』堂圣；三塾Q!原位合成法制备Ti02负载酞菁钴催化剂用于C02光催化还原反应范济民，赵志换，王志忠(太原理工大学化学化上学院，山西太原030024)摘要：以钛酸正丁酯为原料采用原位化学合成的新方法，以二价钴离子为模板剂在Ti02凝胶基质合成的同时，通过邻苯二腈的四聚反应将酞菁钴(C。Pc)在Ti02表面原位合成，得到均匀掺杂的CoPc／'I'i02光催化荆．用紫外一可见漫反射光谱、傅立叶变换一红外光谱等证实了COPc的成功负载，并将其用于可见光下、水溶液中

2、c02的还原反应，通过比较还原反应的效率，确定此光催化剂的最佳制备条件为：CoPc在Ti02表面的摩尔负载量为3％，焙烧温度为200℃，溶胶搅拌时间为20h，钛酸丁酯与邻苯二腈及钴离子同时加入溶胶体系中．采用此法制备的催化剂中C()PC酞菁环上的电子密度增加，有利于作为敏化剂的激发态COPc向半导体TiQ的导带注入电子，而且COPc被均匀分散于Ti02凝胶基质中，其上的“笼效应”有效避免了CoPc的迁移，使其二聚及多聚倾向大大减弱．此光催化剂用于cch光还原，在可见光照射下，水溶液中即可光还原032为甲醇、甲醛、甲酸等产物，在光照反应10h后总产量最高可达2903．

3、83pmol／g．catal．关键词：原位合成方法；C02光还原；Ti02；酞菁钴；光催化文章编号：1674—0475(2009)04—0263—10中图分类号：064文献标识码：A当前，由于大气中032浓度的增多所导致的“温室效应”问题已引起全球性的广泛关注，越来越多的科学家都致力于改善环境恶化的问题．在此期问将太阳能通过人工光反应加以利用已成为一个越来越重要的课题．利用太阳光在水溶液、半导体悬浮体系中还原032已有一些研究报道[1·6I，另外采用金属配合物进行C02还原的研究也有一些尝试[7I．这些研究均能将C02还原为甲酸、甲醛、甲烷等基本化工原料，因此光催化

4、还原收稿日期：2008．12—11：修回日期：2009—02—23．基金项目：山西省自然科学基金资助项目(2008021015)；太原理工大学青年科技发展基金(900103—03020155)．作者简介：范济民(1974．)，男，硕士，主要从事应用化学方面的研究；赵志换(1972一)，女，博士，副教授，主要从事应用化学方面的研究，通讯联系人，0351-6018966，E-mail：zzhl972129@163．啪．263万方数据影像科学与光化学第27卷cch合成有机化学品有很大的环保和能源利用意义．但其中大多数的反应均需采用紫外光为光源，而且还原效率很低，如I-Hs

5、iangTseng[8J采用254nn]光照6h，在Ti02悬浮液中只得到甲醇4．7t_￡mol／g．catal．，量子效率只有0．42％．金属酞菁配合物是由含有众多兀电子的大环有机物与金属组成的配合物．由于其独特的电子结构，金属酞菁类配合物具有良好的光催化性能，能吸收可见光．但在实际使用过程中却存在易于氧化二聚及难与反应体系分离等缺陷．以前的研究大多是将其溶于有机溶剂或载于薄膜上来参与反应，将其固载化的研究很少【9J9．因此，本实验中尝试将金属酞菁配合物负载于载体上，以二价钴离子为模板剂采用原位合成的方法在TiQ凝胶基质合成的同时，通过邻苯二腈的四聚反应将酞菁钴(

6、CoPe)在Ti02表面原位合成，得到均匀负载的CoPc／TiQ光催化剂，并将此光催化剂用于可见光下的032还原反应研究．1实验部分1．1仪器与试剂自制光反应器，500W碘钨灯；SP一2100型气相色谱仪；MODEL一8400S红外光谱仪；TU一1901双光束紫外可见分光光度计．主要试剂有：钛酸正丁酯、乙醇、乙酸、二甲基甲酰胺(DⅧ)、COCl2·6H20、浓盐酸等均为分析纯；邻苯二腈(>98％)．1．2CoPe／3"i02光催化剂的制备与表征将摩尔比为1：7：4：1．5的钛酸四正丁酯、乙醇、乙酸、DMF加入到烧杯中，用盐酸调节一定的pH值，再加入生成COPc的前驱

7、物即一定量的摩尔比为1：4的COCl2·6H20和邻苯二腈．所得?昆合液搅拌一定时间后，避光静置老化，然后100℃烘干，在一定温度下焙烧，研磨制得CoPc／Ti02光催化剂．紫外可见漫反射光谱(UV—VisDRS)测试用美国PE公司LambdaBi040型紫外可见光谱仪．扫描速度240nm／min，狭缝宽度2．0rim；FT-IR谱图用日本MODEL-8400S型傅立叶红外仪测定，KBr压片．差热．热重(叽气．TG)分析在室温--900℃的范围内用北京恒久科学仪器厂的WCT-2型微机差热天平进行测试，升温速率10℃／min，终值温度900℃，保持时间0，空气氛．