수증기 내 CO2 광촉매 환원을 통한 고부가가치 탄화수소 생성 방향

뚜렷한 형태학, 다공성 나노구조 및 공간적으로 분리된 활성 부위를 가진 반도체 결정은 광촉매에 사용하기에 매력적입니다. 본 논문에서는 잘 정의된 MIL-125(Ti) 금속유기골격체를 주형 전구체로 사용하여 구운 케이크 모양의 다공성 TiO2 광촉매를 구리와 코발트가 표면에 국소적으로 도핑된 상태로 제어 합성하는 방법을 설명합니다. 일련의 개질된 TiO2 광촉매는 수증기와 함께하는 CO2 광환원에 대해 향상된 활성을 보입니다. 1%Cu 도핑된 TiO2가 C═O 결합을 깨는 데 우수한 거동을 나타냄을 알 수 있습니다. 이 경우, 시뮬레이션 태양광 조사 3시간 동안 CO와 CH4가 각각 최대 135.94와 127.05 μmol 생성됩니다. 미량의 코발트를 도입하면 성능이 더욱 향상될 수 있습니다. CO 및 CH4 생성 능력 향상 외에도 선택성도 고부가가치 탄화수소(C2+)로 이동합니다. 0.02%Co-1%Cu/TiO2를 사용하면 C2H6와 C3H8의 수율이 각각 최대 267.60 및 10.07 μmol에 달할 수 있습니다. 현장 푸리에 변환 적외선 분광법과 이론적 계산 결과에 따르면 구리와 코발트 이온에서 효율적인 전하 분리가 이루어집니다. 이러한 변화된 전하 거동은 코발트 이온 표면에 메틸 라디칼의 생성 및 축적을 유도하여 C2+ 탄화수소 생성에 기여합니다. 이 연구는 수증기 중 광촉매 CO2 전환을 통한 태양 연료 생성에 유망한 촉매 플랫폼을 제시합니다.