天然闪锌矿光催化还原二氧化碳实验研究

• 作者: 丁竑瑞 刘熠 李艳 王长秋 鲁安怀 黎晏彰
• 来源期刊: 南京大学学报（自然科学版）
• 学科: 工学
• 关键词: 天然闪锌矿 光催化 光还原 二氧化碳 掺 杂
• 年，卷（期）: 2017,（5）
• 页码范围: 823-830
• 页数: 8页
• 分类号: TP181
• 字数: 4547字
• 语种: 中文
• DOI: 10.13232/j.cnki.jnju.2017.05.001

摘要

利用电子探针(EPMA),X射线光电子能谱(XPS),拉曼光谱(Raman)和紫外可见漫反射(UV-vis DRS)对天然闪锌矿成分、物相与能带结构进行了表征,发现Fe,Cu,Ga等杂质金属可抬升闪锌矿价带能级位置,减小禁带宽度,并在其禁带中引入施主与受主能级,增强闪锌矿的光吸收范围.在pH为6的厌氧条件下,光照9h后天然闪锌矿光催化还原CO2产生的甲酸浓度达到12 mg·L-1,高于合成ZnS的10 mg·L-1.当NaH2PO2与Na2S作为复合空穴捕获剂时,CO2光催化还原速率较由Na2S作为空穴捕获剂的体系提升45％.在此基础上,根据实验介质环境下闪锌矿表面荷电特性,探讨了闪锌矿对CO2的吸附方式影响CO2还原效率并降低CO2转化为CO-2阴离子能垒的微观机制.研究结果可扩展天然半导体矿物作为低成本、大产量光催化剂在CO2有机转化领域的应用范围.