Regulation of d-band center of TiO2 through fluoride doping for enhancing photocatalytic H2O2 production activity

光催化 兴奋剂 氟化物 生产(经济) 中心(范畴论) 材料科学 光电子学 化学 无机化学 催化作用 结晶学 经济 生物化学 宏观经济学
作者
Yanyan Zhao,Shumin Zhang,Zhen Wu,Bicheng Zhu,Guotai Sun,Jianjun Zhang
出处
期刊:Chinese Journal of Catalysis [China Science Publishing & Media Ltd.]
卷期号:60: 219-230 被引量:3
标识
DOI:10.1016/s1872-2067(23)64645-5
摘要

Titanium dioxide (TiO2) has received extensive attention for photocatalytic hydrogen peroxide (H2O2) production, with the d-band center related to the adsorption performance, which affects the photocatalytic reaction process. Herein, an ingenious strategy to lower the antibonding-orbital occupancy in the Ti 3d orbital by fluoride ion (F−) doping is proposed, with density functional theory calculations predicting that F-doping into TiO2 induces a non-uniform charge distribution and enables an upshift of the d-band center in F/TiO2. This manipulation provides accessible active centers with favorable d-band energy levels, which can improve the charge-transfer behavior, strengthen the interaction between the adsorbed oxygen and the photocatalyst, and reduce the adsorption energy of oxygen, eventually promoting the photocatalytic H2O2 production rate. The experimental results further confirm that a lower antibonding-orbital occupancy can intensify the adsorption of atomic oxygen at the Ti sites. Electron paramagnetic resonance experiment reveals that the presence of F− ions in the lattice induces the formation of Ti3+ centers that localize the extra electron needed for charge compensation. Femtosecond transient absorption (fs-TA) spectroscopy suggests that photogenerated electrons are transferred from the conduction band of F/TiO2 to the Ti3+ surface states and surface F− ions, expediting the separation of electrons and holes. Consequently, with F− doping in TiO2, the photocatalytic H2O2 production yields improved from 277 to 467 μmol·g−1·h−1, with ethanol as a sacrificial reagent. This study provides a new strategy for regulating the d-band center to optimize the adsorption strength between the photocatalyst and oxygen atoms and achieve enhanced photocatalytic H2O2 production performance.
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
科目三应助忧伤的彩虹采纳,获得10
刚刚
Raul发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
自然的钻石完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
2秒前
2秒前
无限的乌冬面完成签到,获得积分10
3秒前
勇往直前发布了新的文献求助10
3秒前
dongdong完成签到 ,获得积分10
3秒前
CHyaa完成签到,获得积分10
3秒前
CipherSage应助淡然的书本采纳,获得10
4秒前
kangsynat发布了新的文献求助10
5秒前
Celeste完成签到,获得积分10
6秒前
燕不留声完成签到 ,获得积分10
6秒前
循环发布了新的文献求助100
6秒前
6秒前
FashionBoy应助AoAoo采纳,获得10
6秒前
努力毕业ing完成签到,获得积分10
7秒前
AlexLee完成签到,获得积分10
7秒前
粘豆包完成签到 ,获得积分10
8秒前
完美世界应助IAMXC采纳,获得100
8秒前
xzh发布了新的文献求助10
9秒前
12秒前
mokano发布了新的文献求助10
12秒前
笑点低胡萝卜完成签到,获得积分10
12秒前
ASBDJ发布了新的文献求助10
12秒前
杨羕发布了新的文献求助30
13秒前
14秒前
15秒前
忧伤的彩虹完成签到,获得积分10
15秒前
赵文斌发布了新的文献求助30
16秒前
visible完成签到,获得积分10
16秒前
Vincent完成签到,获得积分10
16秒前
qphys完成签到,获得积分10
17秒前
ayu发布了新的文献求助10
17秒前
初夏完成签到 ,获得积分10
17秒前
上官若男应助xuaotian采纳,获得10
17秒前
楠楠发布了新的文献求助10
17秒前
高分求助中
Evolution 10000
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
Foreign Policy of the French Second Empire: A Bibliography 500
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
China's Relations With Japan 1945-83: The Role of Liao Chengzhi 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3147820
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2798873
关于积分的说明 7832037
捐赠科研通 2455841
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1306979
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 627957
版权声明 601587