AuPd/3DOM-TiO 2 catalysts for photocatalytic reduction of CO 2 : High efficient separation of photogenerated charge carriers

光催化 催化作用 材料科学 选择性 双金属片 纳米颗粒 双功能 载流子 化学工程 纳米技术 化学 光电子学 有机化学 工程类
作者
Jinqing Jiao,Yuechang Wei,Yilong Zhao,Zhen Zhao,Aijun Duan,Jian Liu,Youyong Pang,Jianmei Li,Guiyuan Jiang,Yajun Wang
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier]
卷期号:209: 228-239 被引量:157
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2017.02.076
摘要

The photocatalytic conversion of CO2 and H2O into value-added chemicals using sunlight is significant to solve energy crisis and environmental problems. In this work, a series of novel bifunctional catalysts of core-shell structured AuPd nanoparticles decorated 3DOM TiO2 (AuPd/3DOM-TiO2) w were successfully fabricated via a facile one-pot method of gas bubbling-assisted membrane reduction (GBMR). AuPd/3DOM-TiO2 catalysts show uniform 3D ordered macroporous structure, and the slow photon effect of 3DOM-TiO2 as a photonic crystal can enhance light-harvesting efficiency. AuPd nanoparticles are highly dispersed on the surface of 3DOM-TiO2 carrier. Since bimetallic AuPd nanoparticles with the relatively low Fermi level have good capacity of trapping electron, they can efficiently promote the separation of photogenerated electron-hole pairs in TiO2. The AuPd/3DOM-TiO2 catalysts exhibit excellent photocatalytic activity for CO2 reduction with H2O to CH4 under light irradiation. Among the studied catalysts, Au3Pd1/3DOM-TiO2 catalyst exhibits the highest photocatalytic activity and selectivity for CO2 reduction, e.g., its formation rate of CH4 is 18.5 μmol g−1 h−1 and its selectivity to CH4 production by CO2 reduction is 93.9%. The possible mechanism of AuPd/3DOM-TiO2 catalysts for photocatalytic CO2 reduction is also proposed, and it would guide further design and synthesis of high efficient photocatalysts for CO2 reduction with H2O.

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