高校化学工程学报

2025, v.39(06) 1052-1061

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P掺杂与氧空位协同增强In2O3光催化还原CO2
Phosphorus doping and oxygen vacancies synergistically enhanced In2O3 photocatalytic CO2 reduction

魏硕硕,孙浩,轧宗洋,陈浪,徐栋,王华

摘要(Abstract):

由于In_2O_3光催化CO_2还原反应的固有缺陷(如高光生载流子复合率、CO_2吸附/活化能力不足),其活性及产物选择性均较低,需通过结构/组分调控提升光催化CO_2还原性能。本研究采用水热-焙烧-气相磷化法成功制备了P掺杂和氧空位共改性的纳米花In_2O_3催化剂(xP-In_2O_3),通过控制磷化反应时间(x h)优化了P掺杂量和氧空位浓度,从而提高了光催化还原CO_2活性和产物选择性。在气固光催化反应体系,1.0P-In_2O_3的CO、CH_4产率达4.13μmol·g~(-1)·h~(-1)、2.54μmol·g~(-1)·h~(-1),分别是未改性In_2O_3的2.6倍和12.5倍,说明P掺杂和氧空位协同增强了In_2O_3还原CO_2活性并显著提高了深度还原产物CH_4的选择性。催化剂的光电性能、CO_2吸附性能测试表明P掺杂和氧空位共构建显著促进了In_2O_3光生电子-空穴对的分离与转移,增强了CO_2吸附和活化,从而提高了光催化还原CO2活性,促进了CH4生成。原位红外反应机理研究表明1.0P-In_2O_3表面CO_2转化为CH_4的反应路径为*CO_2→*CO→*CHO→*CH_3O→CH_4。研究结论为构建高活性和高CH_4选择性In_2O_3基催化剂提供了一种有效策略。

关键词(KeyWords): P掺杂;氧空位构建;光催化CO_2还原;In_2O_3

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金(22178266)

作者(Author): 魏硕硕,孙浩,轧宗洋,陈浪,徐栋,王华

参考文献(References):

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