Unraveling the photocatalytic mechanisms for U(VI) reduction by TiO2

金红石 锐钛矿 光催化 催化作用 化学 电子 材料科学 质子化 光化学 纳米技术 化学工程 有机化学 物理 量子力学 工程类 离子
作者
Qian Wang,Gang Yang
出处
期刊:Molecular Catalysis [Elsevier BV]
卷期号:533: 112770-112770 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.mcat.2022.112770
摘要

Photocatalytic reduction of U(VI) to U(IV) by TiO2 offers a promising avenue to meet the requirements of nuclear fuels and environmental control. In this study, DFT-D3 calculations are used to unravel photocatalytic mechanisms for U(VI) reduction by rutile and anatase, two major TiO2 polymorphs. Photocatalytic mechanisms depend on TiO2 polymorphs: Stepwise for rutile and concerted for anatase. For both TiO2 polymorphs, U(IV) represents the dominant product and is produced facilely under ambient conditions, thus favoring immobilization. Anatase has higher photocatalytic activity than rutile, due to the position of photoexcited electrons at top-surface rather than sub-surface. U(III) emerges as by-product only for anatase whereas the protonated U(IV) species exists for rutile. All steps of photocatalytic reduction are characterized by strong asynchronicity of electron and proton transfers. Surface electronic modulation of rutile alters electron distribution by shifting photoexcited electrons to the top-surface, and greatly enhances photocatalytic activity. Compared to the position of photoexcited electrons, surface structure difference between rutile and anatase is less critical to photocatalytic activity. Results rationalize experimental observations available, and also provide significantly new insights for photocatalytic reduction of U(VI) by TiO2 that facilitate the development of efficient photocatalysts for uranium management and utilization.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
jjffyy发布了新的文献求助10
1秒前
谌小杰发布了新的文献求助10
1秒前
勤奋乞发布了新的文献求助10
1秒前
hrpppp完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
Jane完成签到,获得积分10
2秒前
wbb1234554完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
张琳琳发布了新的文献求助10
4秒前
zmj完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
胖子一个发布了新的文献求助10
4秒前
管某完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
6秒前
Todayisagift完成签到,获得积分10
6秒前
无极微光应助h31318927采纳,获得20
6秒前
7秒前
jjffyy完成签到,获得积分10
7秒前
yph发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
李爱国应助素素蛋采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
8秒前
8秒前
9秒前
眠羊发布了新的文献求助10
9秒前
小二郎应助ZJL采纳,获得10
10秒前
小烟花发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
彭于晏应助谌小杰采纳,获得10
10秒前
大能猫发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
11秒前
Weiweiweixiao发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
12秒前
12秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Reading and Understanding Health Research 500
Social Skills Improvement System-Rating Scales--Chinese Version 500
Dynamische Polarisation von H-1 und B-11 in (CH-3)-3NBH-3 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7250612
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8873392
关于积分的说明 18727759
捐赠科研通 6930255
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3199182
关于科研通互助平台的介绍 2374229
邀请新用户注册赠送积分活动 2173842