激光刻蚀缺陷增强Pt/TiO₂光催化还原CO₂性能的实验研究

摘要

针对二氧化钛（TiO₂）在光催化反应中光响应能力差、光生载流子易复合等问题，采用激光刻蚀方法对锐钛矿TiO₂进行改性，并对其由于激光刻蚀造成的结构和性质变化，以及Pt负载后的金属-载体相互作用特征进行研究。实验结果表明：激光刻蚀导致锐钛矿TiO₂的晶粒尺寸增大，形成金红石相，并在TiO₂中产生了氧空位（O_v）和Ti³⁺缺陷，导致其带隙缩小以及对可见光的响应增强；与原始TiO₂中存在的缺陷相比，激光刻蚀诱导的缺陷更稳定，还原性更强，因而以缺陷型TiO₂作为载体制备的缺陷型Pt/TiO₂催化剂中的金属-载体相互作用也更剧烈，具有更强的电子转移能力和载流子分离性能，在光催化还原二氧化碳（CO₂）过程中表现出极佳的反应活性和产物选择性。该结果可为激光刻蚀催化剂载体及催化剂在光催化中的材料特性和催化应用研究提供理论支持。

关键词

激光刻蚀 / 二氧化钛 / 载体缺陷 / 金属-载体相互作用 / 二氧化碳 / 光催化

基金资助

陕西省科技计划资助项目(2020JM-081); 美国能源部科学办公室能源创新催化中心资助项目(DESC0001004)