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        二氧化鈦表面光催化產(chǎn)氫研究獲進展

        2014-03-24 03:23:48
        當代化工 2014年2期
        關(guān)鍵詞:氧原子產(chǎn)氫銳鈦礦

        中科院大連化物所楊學(xué)明院士領(lǐng)導(dǎo)的科研團隊,近期在二氧化鈦表面光催化產(chǎn)氫研究中獲得新進展。相關(guān)成果發(fā)表于最新一期的《美國化學(xué)會志》。

        據(jù)了解,甲醇能提高二氧化鈦光催化分解水的產(chǎn)氫效率,而甲醇本身也能光催化產(chǎn)氫。銳鈦礦(anatase)是由二氧化鈦組成的三種礦物之一,另外兩種是金紅石(rutile)和板鈦礦。目前,科學(xué)家普遍認為,銳鈦礦表面的光催化產(chǎn)氫效率要高于金紅石表面,但其產(chǎn)氫反應(yīng)機理仍未完全明晰。如果能從分子水平上理解二氧化鈦不同表面的產(chǎn)氫機理,可為發(fā)展高效催化劑提供新思路。

        楊學(xué)明團隊利用自行研制的基于高靈敏度質(zhì)譜的表面光化學(xué)裝置,系統(tǒng)研究了單分子層甲醇覆蓋的rutile-TiO2(110)表面在紫外光照射后的反應(yīng)動力學(xué)過程。此次他們深入研究了甲醇分子在anatase-TiO2(101)表面的光化學(xué)反應(yīng)。結(jié)果表明,甲醇分子在anatase-TiO2(101)表面的光化學(xué)行為和在rutile-TiO2(110)表面很相似。但是,由于anatase-TiO2(101)表面結(jié)構(gòu)的特異性,橋氧原子比rutile-TiO2(110)表面更穩(wěn)定。在升溫過程中,甲醇解離產(chǎn)生的橋氧氫原子不會奪取橋氧原子生成水從表面脫附出來。分析表明,大約有40%左右的橋氧氫原子以氫氣形式脫附出來,這也解釋了anatase-TiO2(101)表面產(chǎn)氫效率較高的原因。

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