Sunlight-Powered Reverse Water Gas Shift Reaction Catalysed by Plasmonic Au/TiO2 Nanocatalysts: Effects of Au Particle Size on the Activity and Selectivity

纳米材料基催化剂 选择性 催化作用 等离子体子 光热治疗 纳米颗粒 光化学 材料科学 等离子纳米粒子 化学 纳米技术 光电子学 有机化学
作者
Jordi Volders,Ken Elen,Arno Raes,Rajeshreddy Ninakanti,An-Sofie Kelchtermans,Francesc Sastre,An Hardy,Sara Bals,Sammy W. Verbruggen,Pascal Buskens,Marlies K. Van Bael
出处
期刊:Nanomaterials [MDPI AG]
卷期号:12 (23): 4153-4153 被引量:1
标识
DOI:10.3390/nano12234153
摘要

This study reports the low temperature and low pressure conversion (up to 160 °C, p = 3.5 bar) of CO2 and H2 to CO using plasmonic Au/TiO2 nanocatalysts and mildly concentrated artificial sunlight as the sole energy source (up to 13.9 kW·m-2 = 13.9 suns). To distinguish between photothermal and non-thermal contributors, we investigated the impact of the Au nanoparticle size and light intensity on the activity and selectivity of the catalyst. A comparative study between P25 TiO2-supported Au nanocatalysts of a size of 6 nm and 16 nm displayed a 15 times higher activity for the smaller particles, which can only partially be attributed to the higher Au surface area. Other factors that may play a role are e.g., the electronic contact between Au and TiO2 and the ratio between plasmonic absorption and scattering. Both catalysts displayed ≥84% selectivity for CO (side product is CH4). Furthermore, we demonstrated that the catalytic activity of Au/TiO2 increases exponentially with increasing light intensity, which indicated the presence of a photothermal contributor. In dark, however, both Au/TiO2 catalysts solely produced CH4 at the same catalyst bed temperature (160 °C). We propose that the difference in selectivity is caused by the promotion of CO desorption through charge transfer of plasmon generated charges (as a non-thermal contributor).
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