亚洲不卡在线,AV黄片一区二区,国产视频你懂的,亚洲欧美一区二区性天堂

產(chǎn)品展示

product

高壓光熱催化反應(yīng)裝置

產(chǎn)品簡(jiǎn)介

高壓光熱催化反應(yīng)裝置,光熱催化是一種極具前途的CO2還原策略,可利用太陽(yáng)光譜的廣泛吸收來(lái)激發(fā)熱化學(xué)和光化學(xué)過(guò)程的結(jié)合,從而協(xié)同推動(dòng)催化反應(yīng)的進(jìn)行,使CO2在較為

詳細(xì)介紹

高壓光熱催化反應(yīng)裝置光熱催化是一種極具前途的CO2還原策略,可利用太陽(yáng)光譜的廣泛吸收來(lái)激發(fā)熱化學(xué)和光化學(xué)過(guò)程的結(jié)合,從而協(xié)同推動(dòng)催化反應(yīng)的進(jìn)行,使CO2在較為溫和的條件下實(shí)現(xiàn)高效轉(zhuǎn)換。作為光熱催化的一種,在光催化中引入熱能,可提高太陽(yáng)光利用率,促進(jìn)載流子的激發(fā)和分離,加快反應(yīng)分子擴(kuò)散,提升反升性能。對(duì)當(dāng)前光熱催化CO2還原的概念和原理進(jìn)行分類,并對(duì)熱助光催化還原CO2反應(yīng)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)?;诜磻?yīng)產(chǎn)物的差異,介紹熱助光催化反應(yīng)的催化劑選擇、反應(yīng)條件和反應(yīng)機(jī)理,同時(shí)介紹了該類反應(yīng)試驗(yàn)過(guò)程中關(guān)鍵的局部測(cè)溫技術(shù),最后對(duì)熱助光催化CO2還原技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了展望,未來(lái)的研究重點(diǎn)應(yīng)是提升CO2轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物選擇性,同時(shí)利用先進(jìn)的原位表征技術(shù)和理論計(jì)算對(duì)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行探究。

image.png 

1 熱助光催化CO2還原定義

目前對(duì)于光熱催化還原CO2的定義并不明確,常用來(lái)指代以下3類反應(yīng)過(guò)程:1)太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的金屬氧化物兩步熱化學(xué)循環(huán)還原CO2。在前半段反應(yīng)中,通過(guò)光催化產(chǎn)生氧空位,在后半段反應(yīng)中,CO2通過(guò)熱催化被氧空位還原成CO。2)光驅(qū)動(dòng)的熱催化還原CO2,太陽(yáng)能通過(guò)集光器轉(zhuǎn)換成熱能,使反應(yīng)器內(nèi)溫度達(dá)1 700 K,其中CO2還原反應(yīng)與傳統(tǒng)熱催化CO2還原反應(yīng)機(jī)理基本相同,整個(gè)過(guò)程中太陽(yáng)能僅充當(dāng)熱源,這種反應(yīng)對(duì)反應(yīng)器的要求極高。3)光熱催化CO2還原。反應(yīng)中光催化與熱催化均發(fā)揮一定作用,相互耦合,影響反應(yīng)的活性和選擇性,其中的熱能可來(lái)源于光致熱,也可來(lái)自外電阻加熱和反應(yīng)放熱。第3類反應(yīng)包含在光催化反應(yīng)中引入熱能(熱助光催化)和在熱催化反應(yīng)中引入光能(光助熱),其中熱助光催化CO2還原反應(yīng)是本文的關(guān)注點(diǎn),因?yàn)榭梢栽跍睾偷姆磻?yīng)條件下,提高太陽(yáng)光的利用率,提高反應(yīng)的活性和產(chǎn)物選擇性,其中熱能可來(lái)源于外加熱阻,也可具有光熱效應(yīng)的催化劑進(jìn)行光熱轉(zhuǎn)換提供,如等離子體金屬、MXene等。

image.png 

2 熱助光催化CO2還原研究進(jìn)展

熱助光催化即反應(yīng)的本質(zhì)是光催化,反應(yīng)分子在半導(dǎo)體表面和光生電子/空穴發(fā)生氧化還原反應(yīng),在此基礎(chǔ)上引入熱能。該類反應(yīng)中熱能既可由催化劑中的光熱材料進(jìn)行光熱轉(zhuǎn)換提供,也可由外電阻提供。傳統(tǒng)光催化還原CO2產(chǎn)率很低,難點(diǎn)主要是太陽(yáng)能的有限利用和光生電子/空穴的低分離效率。在一些光催化反應(yīng)中引入熱能,可有效提升反應(yīng)性能。2.1 產(chǎn)物為CO無(wú)介質(zhì)的全固態(tài)異質(zhì)結(jié)催化劑的關(guān)鍵是在界面上促進(jìn)電荷轉(zhuǎn)移。有文獻(xiàn)構(gòu)建了全固態(tài)Bi4TaO8Cl/W18O49的Z型異質(zhì)結(jié)(BiW),并實(shí)現(xiàn)了熱助光催化CO2還原,研究表明,熱能的引入活化了光催化劑表面多電子反應(yīng),降低了反應(yīng)活化能,顯著提高了CO2的光催化還原率,系統(tǒng)溫度從25 °C升到120 °C時(shí),CO產(chǎn)率提高了87倍,此外,引入熱能還可能增強(qiáng)了電子從W18O49到Bi4TaO8Cl的轉(zhuǎn)移。催化性能的提升不僅歸因于UiO-66強(qiáng)大的CO2吸附能力,還因?yàn)楦咝У墓鉄徂D(zhuǎn)化和熱輔助電荷快速轉(zhuǎn)移,提高了光生電子/空穴對(duì)的分離效率。原位表征技術(shù)可為催化反應(yīng)提供直接證據(jù),從而揭示反應(yīng)機(jī)理,對(duì)于光熱催化反應(yīng),需要原位多場(chǎng)耦合表征技術(shù)。有文獻(xiàn)以氧空位型TiO2為模型,研究了其在光熱反應(yīng)中的反應(yīng)行為,所有樣品光熱催化的CO產(chǎn)率均比光催化高,說(shuō)明光熱協(xié)同強(qiáng)力促進(jìn)了CO2的催化還原。氧空位不利于提升光催化活性,這可能是因?yàn)檠蹩瘴辉诠獯呋谐蔀閺?fù)合中心,相反,120 ℃的光熱催化中,氧空位的引入可增加CO產(chǎn)率。通過(guò)原位光電導(dǎo)技術(shù)研究光熱還原CO2時(shí)光生電子的遷移規(guī)律,光由于電導(dǎo)的變化與自由載流子濃度密切相關(guān),結(jié)果表明反應(yīng)溫度、反應(yīng)氣氛和氧空位(Ov)對(duì)TiO2光電導(dǎo)性有重要影響,在將熱耦合到光電導(dǎo)率測(cè)量后,高活性的Ov-TiO2在CO2氣氛中顯示出光電導(dǎo)率快速衰減,在N2氣氛中顯示出緩慢的光電導(dǎo)率衰減。這些現(xiàn)象表明,熱輔助可加速TiO2光生電子向CO2的轉(zhuǎn)移,還有助于電子在Ov表面的俘獲并促進(jìn)電子向CO2轉(zhuǎn)移,從而提升了光生電子在CO2還原反應(yīng)中的利用率。

 

image.png 

2.2 產(chǎn)物為CH4近年來(lái),碳基材料的光熱性能被廣泛研究,石墨烯(GR)是一種典型的碳基材料,對(duì)紫外到近紅外的太陽(yáng)光具有很強(qiáng)的吸收能力,其不能被光子激發(fā)產(chǎn)生載流子,但可將光子能量轉(zhuǎn)化為熱能,即光熱效應(yīng),此外,石墨烯的高載流子遷移率使其可作為電子的儲(chǔ)存庫(kù),提高光催化劑光生電子/空穴的分離效率。有制備了高負(fù)載量的GR/TiO2復(fù)合光催化劑用于CO2還原,著重探究了GR的光熱效應(yīng)對(duì)光催化反應(yīng)的影響。機(jī)理研究表明,氣固反應(yīng)體系中的表面擴(kuò)散主要包括反應(yīng)物和產(chǎn)物分子的擴(kuò)散以及光生電荷的擴(kuò)散,而局部光熱效應(yīng)可增強(qiáng)氣體分子和電荷載體的運(yùn)動(dòng),從而提高反應(yīng)性能。值得注意的是,較高的GR含量有利于光熱效應(yīng),但過(guò)量的GR會(huì)形成聚集體,遮擋到達(dá)光催化劑上的光和反應(yīng)位點(diǎn)。研究表明,具有豐富氧空位的半導(dǎo)體是實(shí)現(xiàn)光熱人工光合反應(yīng)極具潛力的催化劑。有學(xué)者提出了缺氧m-WO3催化劑的光熱催化機(jī)理,光照下,缺氧m-WO3上的光生電子-空穴與吸附的CO2和H2O反應(yīng)生成CH4和O2,引入熱能,會(huì)導(dǎo)致更大的電子激發(fā)和弛豫,從而提高光催化性能。2.3 產(chǎn)物為CH3OH,將CO2催化轉(zhuǎn)化為甲醇是近年來(lái)的一個(gè)研究熱點(diǎn),甲醇是眾多有機(jī)化工制品的基本原料之一,具有重要的商業(yè)價(jià)值。Co是常見(jiàn)的CO2熱催化加氫催化劑,CoO是具有潛力的光催化劑,因?yàn)槠渚哂泻线m的帶隙和導(dǎo)帶(CB),在可見(jiàn)光照射下具有很強(qiáng)的還原能力,但亞穩(wěn)性和難加工性限制了其廣泛應(yīng)用,因此CO2光熱還原反應(yīng)中Co物種的報(bào)道很少。2.4 產(chǎn)物為C2+,通過(guò)光催化將CO2和H2O反應(yīng)生成多碳產(chǎn)物一直是研究難點(diǎn)。熱助光催化的反應(yīng)多用于CO2和H2O的體系中,由于其本質(zhì)是光催化,因此反應(yīng)可在較溫和的條件下進(jìn)行,加入光熱材料可拓寬催化劑對(duì)光波的吸收范圍,提高太陽(yáng)光利用率。該類反應(yīng)中,引入熱能可促進(jìn)載流子的激發(fā)和分離,還可活化催化劑表面的多電子反應(yīng)。從動(dòng)力學(xué)角度,溫度升高有利于傳質(zhì),即加快反應(yīng)分子擴(kuò)散到催化劑表面以及產(chǎn)物分子的脫附,從而暴露更多的反應(yīng)活性位點(diǎn)。此外缺陷工程在熱助光催化還原CO2反應(yīng)中有重要應(yīng)用,最常見(jiàn)的是氧空位,熱能可激發(fā)缺陷處的光生電子向反應(yīng)活性位點(diǎn)遷移,從而提高反應(yīng)活性。但相較于CO2加氫反應(yīng),熱助光催化還原CO2和H2O的產(chǎn)率很低,且產(chǎn)物多以簡(jiǎn)單的單碳產(chǎn)物為主,生成復(fù)雜的多碳產(chǎn)物還需面臨較大的挑戰(zhàn)。因此還需進(jìn)一步研究,探明光催化對(duì)熱能的響應(yīng)性能,并進(jìn)一步提高熱助光催化的反應(yīng)性能和產(chǎn)物選擇性。

 

image.png 

3 催化劑溫度測(cè)量方法

溫度是影響催化反應(yīng)過(guò)程的最基本的參數(shù)之一,熱助光催化反應(yīng)中,催化劑表面溫度升高,而準(zhǔn)確測(cè)定催化劑活性部位的溫度是難點(diǎn),因?yàn)榇呋瘎囟鹊淖兓头植际芏鄥?shù)影響,如光子穿透、氣體和催化劑的傳熱特性以及化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中吸熱和放熱現(xiàn)象。傳統(tǒng)上,在反應(yīng)器中設(shè)置熱電偶來(lái)測(cè)定反應(yīng)發(fā)生時(shí)的溫度,但該測(cè)試方式無(wú)法應(yīng)用在催化劑的納米尺度上,主要因?yàn)闇囟扔?jì)尺寸受到限制以及測(cè)試區(qū)域太小,訪問(wèn)受限。因此一系列用于納米尺度測(cè)溫的技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。本節(jié)將介紹幾種光熱催化研究中的非接觸測(cè)量納米測(cè)溫技術(shù),該類技術(shù)基于物體均會(huì)輻射出具有與溫度有關(guān)的特征電磁場(chǎng),通過(guò)近似模擬其光譜分布,將熱信號(hào)通過(guò)光信號(hào)的方式展現(xiàn)出來(lái)。

image.png 

高壓光熱催化反應(yīng)裝置,有學(xué)者研究了溫度對(duì)金屬氧化物拉曼光譜帶強(qiáng)度和位置的影響,發(fā)現(xiàn)隨著溫度升高,金屬氧化物的所有拉曼譜帶均向低頻移動(dòng),這歸因于晶格的熱膨脹和振動(dòng)能級(jí)的布居數(shù)隨溫度的升高而變化。此外,紅外也可通過(guò)相似原理測(cè)定光熱反應(yīng)中催化劑溫度,但目前還未研究將其應(yīng)用到CO2還原的反應(yīng)中。無(wú)論是Raman還是FTIR,這種測(cè)溫方式都具有一定局限性,因?yàn)樵跍y(cè)試時(shí)候需使用光源照射催化劑分子,以獲得分子振動(dòng)頻率等信息,而光熱催化反應(yīng)的光可能會(huì)對(duì)此造成干擾,如在紅外測(cè)試過(guò)程中,可見(jiàn)光會(huì)對(duì)紅外譜圖指紋區(qū)造成嚴(yán)重干擾,出現(xiàn)雜峰,因此,該方法不適宜原位測(cè)量,只能獲得離線信息。有學(xué)者設(shè)計(jì)了負(fù)載在幾層缺陷態(tài)石墨上的Cu2O和NiO/Ni納米顆粒催化劑并研究光熱催化還原CO2反應(yīng)。有學(xué)者采用高敏光熱成像儀測(cè)定了Al-Cu2O催化劑在光熱催化還原CO2反應(yīng)中的溫度分布。光熱成像儀的優(yōu)勢(shì)在于可得到催化劑在光熱條件下的大致溫度分布,但分辨率不足以分析催化劑表面局部納米區(qū)域的溫度,且由于對(duì)介質(zhì)透透光性的要求,也無(wú)法實(shí)現(xiàn)在原位測(cè)溫。

image.png 

高壓光熱催化反應(yīng)裝置,熱助光催化CO2還原的研究現(xiàn)狀,協(xié)同利用太陽(yáng)能和熱能將溫室氣體CO2還原成碳?xì)淙剂蠘O具發(fā)展前景,但距其商業(yè)應(yīng)用仍有一定距離,也面臨諸多挑戰(zhàn):熱助光催化還原CO2的反應(yīng)性能還需提升,大部分研究中CO2的轉(zhuǎn)化率都小于10%,無(wú)法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。目前熱助光催化CO2還原的主要產(chǎn)物是CO、CH4等碳一產(chǎn)物,通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)選擇性,選擇性地得到更具附加值產(chǎn)物(如醇類或C2+產(chǎn)物)仍有待研究。此外,大多數(shù)光熱催化劑的穩(wěn)定性試驗(yàn)只進(jìn)行數(shù)小時(shí),對(duì)催化劑失活的原因分析不足。對(duì)熱助光催化CO2還原的反應(yīng)機(jī)理的深入研究有利于解決上述問(wèn)題,其依賴于原位試驗(yàn)表征手段的進(jìn)一步發(fā)展,為光熱反應(yīng)過(guò)程提供最直接的信息;另一方面還需要建立合適的理論模擬方法,特別是激發(fā)態(tài)下的理論模擬方法,將實(shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合,驗(yàn)證并指導(dǎo)試驗(yàn)研究的開(kāi)展。如需了解更多產(chǎn)品信息,請(qǐng)聯(lián)系為您服務(wù)的產(chǎn)品工程師,我們很樂(lè)意為您服務(wù)并深感榮幸。

 


午夜不卡二区| 九九综合九九| 日韩亚洲国产欧美| 欧美男女上下视频动态| 激情综合五月丁香| 欧美一区二区三区狠狠色| 大陆精品一区| 婷婷亚洲专区| 久久精品中文字幕一区| www.日韩一级| 经典一区二区| 久久尹人综合网| 国产毛片毛片毛片毛片毛片| 先锋影音亚洲av每日资源网站| 久久久久精品免费毛片普通话对白| 日韩字幕一中在线综合亚洲国产| 久久无码高清视频网站 | 欧洲av二区| 国内视频一区二区噜噜| 欧美国产综品| 久久99免费| 天天操熟女| 精品亚洲国产成人av| AV无码电影在线观看| 色久综合| 芦溪县| 欧美精品色呦呦| 蜜桃久久久久久久久av| 欧美精品47页| 国产AV超碰人人操人人干| 国产女人的高潮国语对白入口| 1精品nan人天堂| 亚洲欧美国产日韩精品| 超碰成人网| jiuse最新网址| guochanyire网| 一区噜噜视频| 亚洲AV无码国产精品毛片| 日韩在线你懂的| 国产欧美日韩视频在线观看软件| 亚洲精品娱乐有限公司|