掺杂 Pt 的 Magneli 相用于光催化析氢
应用物理
2020-05-04 v1 材料科学
摘要
称为 Magneli 相的确定亚化学计量氧化钛（Ti_x O_{2x-1}，其中 3 < x < 10）主要因其异常高导电性和类金属行为而被研究。在光催化中，含 Magneli 相的二氧化钛颗粒被报道可提供有利的电荷分离从而提高反应效率。在当前工作中，我们描述了一种一步合成含 Magneli 相的多相纳米颗粒的方法，其直接集成了微量 Pt。仅含几百 ppm Pt 的相优化纳米颗粒是非常有效的 H_2 析出光催化剂（其 H_2 析出量是负载相似量 Pt 的普通锐钛矿的 50-100 倍）。这些光催化剂在一个结合用于 TiOx 合成的热壁反应器与产生 Pt 纳米颗粒的火花发生器的装置中合成。不同的反应器温度导致锐钛矿与 Magneli 相之间不同的相比例。二氧化钛纳米颗粒（约 24 - 53 nm）使用 XRD、HRTEM、XPS、EPR 谱以及 ICP-OES 分析进行了表征。在 900°C 制备的最佳光催化剂（由 32% 锐钛矿、11% 金红石和 57% Magneli 相混合相颗粒负载 290 ppm Pt 组成）在 UV 下可提供约 5432 micromol h^{-1} g^{-1} 的光催化 H_2 析出速率，在 AM1.5 光照下约 1670 micromol h^{-1} g^{-1}。对于转化为更高量 Magneli 相的粉末（1000°C 和 1100°C），观察到光催化 H_2 生成活性的急剧损失。因此，最佳条件下的高光催化效率归因于 Magneli 二氧化钛与 Pt 的多结之间的有效协同作用，其实现了比常规 Pt/锐钛矿结更有效得多的电荷分离与反应。
引用
@article{arxiv.2005.00533,
title = {Magneli phases doped with Pt for photocatalytic hydrogen evolution},
author = {Ewa Wierzbicka and Maximilian Domaschke and Nikita Denisov and Dominik Fehn and Imgon Hwang and Marlena Kaufmann and Babette Kunstmann and Jochen Schmidt and Karsten Meyer and Wolfgang Peukert and Patrik Schmuki},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.00533},
year = {2020}
}