Effiziente photocatalytische CH4-Umwandlung zu C1-Oxygenaten auf Pd/C-TiO2/g-C3N4-Photokatalysator

In dieser Arbeit wurde ein Pdx/C-TiO2/g-C3N4-y-Photokatalysator synthetisiert, indem g-C3N4 durch eine Wärmebehandlung mit Ti3C2 kombiniert und anschließend mit dem Edelmetall Pd beladen wurde. Morphologische Charakterisierung und XPS vor und nach der Reaktion zeigten die Bildung eines C-TiO2/g-C3N4 Z-Schema-Heterojunction-Systems mit Pd, das auf der Oberseite abgelagert war. Der optimale Katalysator, Pd0.8/C-TiO2/g-C3N4-5, zeigte unter milden Bedingungen signifikant verbesserte Gesamterträge von C1 und erreichte das 6,1- bzw. 2,6-Fache der Erträge von g-C3N4 und C-TiO2. Bemerkenswerterweise wurde der HCHO-Ertrag auf 3854,79 μmol·g–1·h–1 verbessert. Mechanistische Studien zeigten, dass die C-TiO2/g-C3N4-Heterojunction die CH4-Umsatzleistung erheblich verbesserte, indem sie die Rekombination photogenerierter Ladungen effektiv unterdrückte. Darüber hinaus förderte das beladene Pd die CH4-Adsorption und Aktivität, was die CH4-Umwandlungseffizienz weiter verbesserte. Darüber hinaus trug Pd zur hohen C1-Ausbeute bei, indem es die Bildung von •OH-Radikalen beschleunigte.