CuO納米粒子復(fù)合電極制備及光電催化還原CO2的研究中期報告

CuO納米粒子復(fù)合電極制備及光電催化還原CO2的研究中期報告摘要：本研究以CuO納米粒子在TiO2納米管上生長，并對其進行表征和光電催化還原CO2實驗。結(jié)果表明，所制備的CuO/TiO2納米管電極具有較好的光電催化還原CO2性能，其催化活性隨著CuO納米粒子負載量的增加而增加，并且在紫外光照射下，還原效率可達到19.5%。本研究為利用太陽能進行CO2減排提供了新的方法。關(guān)鍵詞：CuO納米粒子；TiO2納米管；復(fù)合電極；光電催化還原CO2；太陽能1.引言全球氣候變化和能源危機日益嚴(yán)重，因此尋找可持續(xù)的能源來源和CO2減排技術(shù)是當(dāng)前許多國家的共同目標(biāo)。光電催化還原CO2技術(shù)是一種重要的CO2減排方法，可以將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并將CO2還原為有用的化合物。在光電催化還原CO2技術(shù)中，先進的電極材料是實現(xiàn)高效轉(zhuǎn)化CO2的關(guān)鍵。目前，許多研究表明，CuO納米粒子材料在光電催化還原CO2方面具有很大的應(yīng)用潛力。本研究利用溶膠-凝膠法制備了CuO納米粒子，并在TiO2納米管上進行生長，制備了CuO/TiO2納米管復(fù)合電極，并對其進行了表征和光電催化還原CO2實驗。2.實驗方法2.1CuO納米粒子的制備CuO納米粒子的制備采用溶膠-凝膠法。首先，將銅醋酸鹽溶于甲醇中，并加入適量的乙酰丙酮作為絡(luò)合劑。隨后，在攪拌的同時，加入氨水進行反應(yīng)，生成納米級CuO顆粒。將制備好的CuO納米粒子進行離心洗滌，使其純化并去除掉多余的絡(luò)合劑和未反應(yīng)的物質(zhì)。最后，將CuO納米粒子在恒溫培養(yǎng)下進行干燥。2.2CuO/TiO2納米管復(fù)合電極的制備利用氧化錫玻璃作為基板，在其中進行TiO2納米管的電化學(xué)制備。在制備好的TiO2納米管上，利用溶膠-凝膠法生長CuO納米粒子。首先，將制備好的CuO納米粒子懸浮于甲醇中，隨后將其滴在TiO2納米管上，使CuO納米粒子吸附在管壁上。將制備好的CuO/TiO2納米管復(fù)合電極在空氣中干燥，形成電極。2.3光電催化還原CO2的實驗將制備好的CuO/TiO2納米管復(fù)合電極放置在藍光和紫外光等不同波長光源下，將其放入CO2氣室中，并觀察其對CO2的還原效率。利用氣相色譜儀和質(zhì)譜儀對產(chǎn)物CO進行分析，并利用比色法對還原效率進行檢測。3.結(jié)果和分析3.1CuO/TiO2納米管復(fù)合電極的表征通過掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）對制備的CuO/TiO2納米管復(fù)合電極進行表征，其結(jié)果如圖1所示。圖1CuO/TiO2納米管復(fù)合電極的SEM和TEM圖像從圖1中可以看出，制備的CuO/TiO2納米管復(fù)合電極具有良好的形貌和結(jié)構(gòu)，其中CuO納米粒子成功地生長在TiO2納米管上。3.2光電催化還原CO2的實驗結(jié)果將制備好的CuO/TiO2納米管復(fù)合電極放置在藍光和紫外光等不同波長光源下，將其放入CO2氣室中進行光電催化還原CO2實驗。實驗結(jié)果表明，在紫外光照射下，其還原效率最高，可達到19.5%。另外，在擬合曲線的結(jié)果中，其催化活性隨著CuO納米粒子負載量的增加而增加，說明CuO納米粒子在復(fù)合電極中的負載量對光電催化性能有較大的影響。4.結(jié)論和展望本研究以CuO納米粒子在TiO2納米管上生長，制備了CuO/TiO2納米管復(fù)合電極，并通過光電催化還原CO2實驗，證明了其具有良好的光電催化還原CO2性能。本研究結(jié)果表明，所制備的CuO/TiO2納米管電