MFe2O4-ZnO半导体材料的制备以及阳离子对其光催化还原CO2性能的影响(2)

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2.4.1设计反应器 11

2.4.2 催化反应过程 12

3. ZnO-ZnFe2O4核壳半导体催化材料研究结果与讨论 13

3.1 X射线衍射图分析（XRD） 13

3.2 紫外可见漫反射光谱分析(UV-visible) 14

3.3原位红外光谱谱图分析(in situ DRIFT spectra) 15

3.4 CO2光催化性能测试 16

4 ZnO-MFe2O4核壳半导体催化材料的研究结果与讨论 17

4.1 X射线衍射图分析（XRD） 17

4.2 光电子能谱分析(XPS) 18

4.3紫外可见漫反射光谱分析(UV-visible) 19

4.4光催化CO2催化性能测试 20

4.5 CO2光还原与水的机理 21

全文总结 25

致谢 26

参考文献 27

1文献综述

1.1 研究的意义

当今人类面临的两大难题——环境污染和能源短缺。其中一方面由于大规模使用各种化石燃料，空气中CO2的含量在不断上升，如果不加控制会导致全球气候变暖，增加自然灾害频率。如今，气温不断增高，冬季有暖冬现象，夏季高温不减，越来越多人会死于酷暑，海平面升高，部分沿海地带，岛屿面临沉海危机，过多二氧化碳会形成酸，对房屋建筑，古迹石雕，都产生了很大影响。研究表明，受CO2温室效应的影响，全球气温升高了0.4-0.6℃[3]。气温的不断攀升及其带来的南极冰川融化，灾难性气候频发等一系列不良后果，严重的威胁了人类的生产、生活和发展，造成了很多其他物种的灭绝。另一方面，随着过度使用煤，石油等不可再生能源，世界能源正面临着日益枯竭的危机。如果要解决人类的长期生存问题，人类应急切地需要开发可再生的清洁能源，以此来实现全人类的可持续发展。从资源化学的角度来讲，CO2是一种宝贵的碳资源，在地球上的储量比煤、石油和天然气的总量还要多。因此世界各国普遍关注的重要课题之一就是有关于CO2的固定-转化的利用研究。源:自*751~·论,文'网·www.751com.cn/

固定CO2的光催化方法是利用清洁、永恒的太阳光源作为能量输入，通过人工光合作用将CO2还原为甲醇、甲烷等低碳化合物，不仅可以节约天然气、石油和煤等化石资源，减少CO2的排放，而且还可以消除全球温室效应，有效地实现自然生态循环，实现太阳能的利用、转化和储存。

甲醇、甲烷等是非常重要的化工基础原料，可以直接用作汽油等日常使用品的添加物，又能合成其它有机化工原料、中间体或有机化工产品，为解决能源危机提供了方法。同时此反应过程无污染，具有积极保护环境、化学反应绿色化的重大意义，因此，这是一条低投入、高回报、有应用前景和吸引力的方法。半导体光催化材料在太阳光的激发下产生光生载流子（电子-空穴），分别诱发氧化-还原将 H2O和 CO2合成碳氢燃料。与传统的热还原方法比较，这个过程可以在常压常温下进行，H、O元素可从水中得到，而且可以直接利用太阳能且不需消耗额外的能量，能够真正实现碳循环的充分利用。目前 CO2光催化还原技术已经得到可行性的研究，其关键仍在于寻找和开发高催化活性和高稳定性的光催化剂。文献综述