Vers une génération d'hydrocarbures de grande valeur par réduction photocatalytique du CO2 dans la vapeur d'eau

Les cristaux semiconducteurs avec une morphologie bien définie, une nanostructure poreuse et des sites actifs spatialement séparés sont attractifs pour une utilisation en photocatalyse. Cet article décrit une synthèse contrôlée d'un photocatalyseur TiO2 poreux en forme de gâteau avec un dopage de cuivre et de cobalt localisé sur la surface, en utilisant un cadre organométallique MIL-125(Ti) bien défini comme précurseur de template. La série des photocatalyseurs TiO2 modifiés présente une activité améliorée pour la réduction photocatalytique du CO2 avec de la vapeur d'eau. Il a été constaté que le TiO2 dopé à 1%Cu montre un comportement amélioré pour la rupture des liaisons C═O. Dans ce cas, les résultats sont principalement du CO et du CH4, produisant jusqu'à 135,94 et 127,05 μmol, respectivement, sous l'irradiation de la lumière solaire simulée pendant 3 heures. Les performances peuvent être encore améliorées en incorporant du cobalt en trace. En outre, la propriété améliorée pour la production de CO et de CH4, la sélectivité se déplace également vers des hydrocarbures de haute valeur (C2+). Les rendements pour C2H6 et C3H8 peuvent atteindre jusqu'à 267,60 et 10,07 μmol, respectivement, en utilisant 0,02%Co-1%Cu/TiO2. Nos spectres infrarouges à transformée de Fourier in situ, ainsi que des calculs théoriques, indiquent qu'une séparation efficace des charges sur les ions cuivre et cobalt est obtenue. Ce comportement de charge modifié conduit à la génération et à l'enrichissement de radicaux méthyles à la surface des ions cobalt, entraînant la production d'hydrocarbures C2+. Ce travail démontre une plateforme de catalyseur dynamique pour la génération de carburants solaires par conversion photocatalytique du CO2 dans l'eau.