توليد متان با استفاده از واكنش احياي فوتوكاتاليستي دي‌اكسيد كربن در حضور فوتوكاتاليست‌هاي دي‌اكسيد تيتانيوم اصلاح شده با نيكل و مس

Methane production by CO2 photo-reduction in the presence of TiO2 modified by Nickel and Copper

احياي فوتوكاتاليستي دي‌اكسيد كربن به عنوان يكي از روش‌هاي نويد بخش به منظور توليد طيف گسترده‌اي از سوخت‌هاي تجديدپذير هيدروكربني با استفاده از نور خورشيد و در حضور فوتوكاتاليست‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در اين پژوهش نمونه‌هاي فوتوكاتاليست دي‌اكسيد تيتانيوم دوپ شده با نيكل (0.5، 1 و 1.5 درصد وزني ) با استفاده از روش سل ژل سنتز شدند. بعد از انجام آزمايشهاي احياي فوتوكاتاليستي دي‌اكسيد كربن و يافتن درصد بهينه نيكل، نمونه دي‌اكسيد تيتانيوم با يك درصد وزني نيكل (TNi1) بالاترين ميزان فعاليت فوتوكاتاليستي را از خود نشان داد. سپس با استفاده اروش تلقيح، 3 درصد وزني مختلف (1، 2 و 3) از مس بر روي ساختار TNi1 بارگذاري شد. در نهايت نمونه بارگذاري شده با يك درصد وزني از مس بر روي دي‌اكسيد تيتانيوم دوپ شده با يك درصد وزني از نيكل (1Cu/TNi1) بالاترين ميزان فعاليت فوتوكاتاليستي را از خود نشان داد با توليد متان برابر μmol/gcat 12.6 كه اين مقدار تقريبا 4 برابر ميزان توليد متان در حضور TiO2 خالص است. نانوفوتوكاتاليست‌هاي سنتز شده با استفاده از آناليزهاي پراش اشعه ايكس (XRD)، آناليز طيف سنجي بازتاب پخشي (DRS) و آناليز فوتولومينسانس (PL) مشخصه يابي شدند. همچنين با استفاده از روش BET سطح ويژه آن‌ها اندازه‌گيري و با استفاده از تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني مورفولوژي ذرات بررسي شد.

Carbon dioxide photocatalytic reduction is one of the promising methods used to produce a wide range of renewable hydrocarbon fuels using sunlight in the presence of photocatalysts. In this study, a series of nickel-doped titanium dioxide samples (0.5, 1, and 1.5 wt%) Were synthesized by Sol-gel method. After performing photocatalytic carbon dioxide recovery experiments and finding the optimum percentage of nickel, titanium dioxide sample with 1 wt% nickel (TNi1) showed the highest photocatalytic activity. Then, by impregnation method, 3% by weight of Cu (1, 2 and 3 wt%) was loaded onto the TNi1 structure. Finally, the sample loaded with 1 wt% copper on titanium dioxide doped with 1 wt% Ni (1Cu/TNi1) showed the highest photocatalytic activity and methane production was 12.6 μmol/gcat that was about 4 times higher than the amount of methane produced in the presence of pure TiO2. The synthesized nanophotocatalysts were characterized using X-ray diffraction (XRD) analysis, diffuse reflectance spectroscopy (DRS) analysis and photoluminescence (PL) analysis. Also, their specific surface area was measured by BET method and morphology of the particles was investigated by field emission scanning electron microscopy.