基于光热化学循环的锰掺杂二氧化钛增强二氧化碳向一氧化碳的太阳能转化

摘要： 光热化学循环（PTC）是将二氧化碳转化为太阳能燃料的一种极具前景的方法。为研究基于PTC的二氧化碳还原机理，采用溶胶-凝胶法制备了二氧化钛（ST）和锰掺杂二氧化钛（MT）薄膜，并在模拟太阳光照射下应用于PTC反应，以商业P25（PT）作为参照。实验表明，锰掺杂二氧化钛产生的CO量多于未掺杂二氧化钛和P25。1.0 wt% MT通过PTC的平均CO产率为32.19 μmol?m?2?h?1，分别是ST的4.36倍和PT的3.63倍。通过多种表征方法研究了锰离子掺杂对样品光响应和电荷转移的影响，并采用密度泛函理论（DFT）计算验证分析结果以完善PTC机理。研究阐明了锰离子促进二氧化碳转化的几个关键因素。