TiO₂基COF电极材料的制备及其光电催化CO₂还原性能分析

摘要

为了研究TiO₂基共价有机框架（COF）电极材料对光电催化CO₂还原性能的影响，制备了TiO₂、TiO₂@COF和Cu-TiO₂@COF 3种电极材料，其中，TiO₂@COF和Cu-TiO₂@COF为新异质结材料。以CO₂还原为研究对象，通过控制变量法分析了反应温度（20、25、30℃）和外加偏压（-0.7、-0.8、-0.9、-1.0、-1.1 V）对CO₂还原性能的影响，测定了产物生成速率的变化。结果表明，TiO₂、TiO₂@COF和Cu-TiO₂@COF电极在光电催化CO₂还原过程中，碳基产物生成速率和总电子转移速率均随反应温度升高而降低，而随外加偏压的升高则表现出先增大后减小的变化趋势。在25℃、-0.9 V外加偏压下，Cu-TiO₂@COF电极的碳基产物生成速率达到50μmol/（L·cm²·h）,是TiO₂和TiO₂@COF电极的5.0倍和2.8倍，其总电子转移速率和C₂产物（乙醇、乙酸和羟基乙醛）选择性分别为425μmol/（L·cm²·h）和91.2%。本试验中Cu-TiO₂@COF电极表现出优异的催化性能，最佳反应条件：温度为25℃、外加偏压为-0.9 V。

关键词

光电催化 / CO₂还原 / 电极材料 / 外加偏压 / 反应温度