Issn 2072-0297 Молодой учёный Международный научный журнал Выходит еженедельно №3 (137) / 2017 р е д а к ц и о н н а я к о л л е г и я : Главный редактор
жүктеу/скачать 9,13 Mb. Pdf көрінісі
|
moluch 137 ch1
- Бұл бет үшін навигация:
- Методика фотокаталитического восстановления ди- оксида углерода.
| .
#3 (137) . January 2017 73 Technical Sciences взаимодействий. Самый известный пример фотокатали- тической реакции в природе — это процесс растительного фотосинтеза (рисунок 1). Процесс переработки углекислого газа под действием солнечного света в присутствии фотокатализатора ре- шает сразу как экологическую проблему, так и энергети- ческую, потому, что продуктом реакции является метан — высокоэнергетическое топливо [4]. Методика фотокаталитического восстановления ди- оксида углерода. Для процесса фотокаталитического вос- становления CO 2 используется диоксид титана со струк- турой анатаза и размерами частиц около 40–45 нм [5]. Методом синтеза является золь-гель технология [6], по- зволяющая варьировать размеры, структуру и морфо- логию частиц диоксида титана путем гибкого изменения условий синтеза [7]. Данный метод не является энергоза- тратным и трудоемким. Чистый диоксид титана поглощает излучение лишь в УФ области солнечного излучения и имеет ширину за- прещенной зоны в пределах 3,2–3,6 эВ. Для использо- вания видимого солнечного света в процессе фотока- тализа диоксид титана допируется азотом. Это сдвигает область поглощения излучения в диапазон 400–440 нм, а также сужает ширину запрещенной зоны до значений 2,8–3,1 эВ. Для повышения скорости фотокаталитиче- ских реакций и более эффективного разделения пар но- сителей заряда поверхность допированного азотом диок- сида титана рекомендуется дополнительно декорировать частицами металла, например золота. Процессы допиро- вания и декорирования можно проводить непосредствен- ного в процессе золь-гель синтеза фотокаталитического материала [8]. Основная химическая реакция, характеризующая про- цесс фотовосстановления CO 2 : (1) При комнатной температуре и атмосферном давлении данная реакция не протекает, так как константа равно- весия её K p равна 10– 150 . Однако на поверхности частиц TiO 2 при облучении солнечным светом процесс восста- новления молекул углекислого газа возможен: (2) Процесс восстановления протекает на поверхности частиц диоксида титана и на поверхности частиц металла. Схема процесса представлена на рисунке 2. Поглощая квант света, в объеме частицы фотоката- лизатора генерируются пары носителей заряда. Частицы металла на поверхности захватывают электроны: (3) (4) На поверхности электроны и дырки реагируют с ад- сорбированными молекулами углекислого газа. Дырки влияют на процесс разложения воды: Рис. жүктеу/скачать 9,13 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|