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第 36 卷第 6 期 精 细 化 工 Vol.36, No.6
201 9 年 6 月 FINE CHEMICALS June 2019

水处理技术与环境保护
CuO/TiO 纳米纤维可见光催化 CO 合成甲醇
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谈 恒，肖 洒，姚淑荣，熊春荣
（海南大学 南海海洋资源利用国家重点实验室，海南省特种玻璃重点实验室，海南 海口 570228）

摘要：以介孔 SiO 2 球为模板、TiCl 4 为前驱体, 采用气相生长法制备了直径为 8~10 nm 的 TiO 2 纳米纤维，然后
采用浸渍法制备了具有异质结结构的 CuO/TiO 2 纳米纤维, 在可见光照射下催化 CO 2 合成甲醇。通过 SEM、TEM、
XPS、UV-Vis、XRD、荧光光谱（PL）对催化剂进行了表征。结果表明：TiO 2 纳米纤维较锐钛矿 TiO 2 纳米颗粒
和商业 TiO 2 纳米颗粒（P25）荧光强度明显降低，光生电子-空穴对更加稳定。通过在 TiO 2 纳米纤维上负载 CuO
形成异质结结构后，进一步降低了催化剂的荧光强度，也增强了在可见光区的吸收。在 300 W 氙灯照射 5 h 进
行光催化 CO 2 合成甲醇实验中，P25 负载 CuO 后，催化合成甲醇产量为 676 μmol/g-cat，而负载了 CuO 的 TiO 2
纳米纤维，甲醇产量达 1791 μmol/g-cat，较 CuO/P25 提高了 165%。
关键词：TiO 2 纳米纤维；CO 2 ；甲醇；可见光；水处理技术
中图分类号：O69 TQ032 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2019) 06-1210-07

Visible Light Driven Reduction of CO 2 to Methanol

Over CuO/TiO 2 Nanofibers

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TAN Heng, XIAO Sa, YAO Shu-rong, XIONG Chun-rong
（State Key Laboratory of Marine Resource Utilization in the South China Sea, Key Laboratory of Special Glass in
Hainan Province, Hainan University, Haikou 570228, Hainan, China）

Abstract: TiO 2 nanofibers with diameter of 8~10 nm were successfully prepared by vapor-phase growth
with mesoporous SiO 2 spheres as template and TiCl 4 as precursor. Subsequently, CuO/TiO 2 nanofibers with
a heterojunction structure were prepared through impregnation method for visible-light driven reduction of
CO 2 to methanol. SEM、TEM、XPS、UV-Vis、XRD and photoluminescence (PL) were used to characterize the
crystal structure, morphology, chemical valence, visible light absorption intensity and electron-hole
recombination rate, respectively. Compared with commercial TiO 2 nanoparticles (P25) and anatase TiO 2
nanoparticles, the prepared TiO 2 nanofibers show much lower fluorescence intensity and more stable
photogenerated electron-hole pair. Loading of CuO onto TiO 2 nanofibers further reduce the fluorescence
intensity and enhance absorption of visible light. In the photocatalytic CO 2 to methanol synthesis
experiment under 300 W xenon lamp irradiation for 5 h, the yield of methanol over CuO/P25 was
676 μmol/g-cat, while that over CuO/TiO 2 nanofibers reached 1791 μmol/g-cat, which was 165% higher
than that over CuO/P25.
Key words: TiO 2 nanofibers; CO 2; methanol; visible light; water treatment technology
Foundation items: Major Scientific and Technological Project of Hainan Province (ZDKJ2017011); Key
Research and Development Project of Hainan Province (ZDYF2016017)

环境恶化和一次性能源日益枯竭是人类目前面 转化为燃料资源成为许多科学家研究的重点 [1-2] 。
[3]
临的两大问题，传统能源产生的温室气体 CO 2 对环 1980 年 Ulman 等制备了 SrTiO 3 催化剂，首次进行
境构成了严重的威胁，利用可持续的太阳能将 CO 2 紫外光催化还原 CO 2 合成甲醇。之后大量学者开始

收稿日期：2018-09-25; 定用日期：2019-02-02; DOI: 10.13550/j.jxhg.20180713
基金项目：海南省重大科技计划项目（ZDKJ2017011）；海南省重点研发计划项目（ZDYF2016017）
作者简介：谈 恒（1993—），男，硕士生，E-mail：936525712@qq.com。联系人：熊春荣（1973—），教授，E-mail：bearcr_82@hotmail.com。