Fotosíntesis artificial efecto sinérgico de Ti3+, Co2+,Co3+ en los mecanismos de activación, acoplamiento C–C hacia la produccion de isopropanol
DOI:
https://doi.org/10.19136/jeeos.a10n2.6702Palabras clave:
Adsorción, alcoholes, CO2, fotoreducción, 1%Co/TiO2Resumen
La producción de alcoholes a partir de la fotosíntesis artificial suele estar limitada por bajas eficiencias de conversión y por escasa selectividad. En el presente estudio, se empleó un fotocatalizador de 1% Co/TiO₂ con el objetivo de maximizar la producción de isopropanol mediante la reducción fotocatalítica de CO₂ en presencia de H₂O como agente donador de electrones y, bajo irradiación UV y visible. La caracterización mediante UV-Vis y XPS indicó que la alta actividad catalítica se relaciona con la formación de especies de Ti³⁺, Co²⁺ y Co³⁺. Estas especies químicas inducen una disminución del band gap de TiO₂ y favorecen la separación eficiente de pares electrón-hueco, lo que disminuye su recombinación. Asimismo, mejoran la adsorción y activación de CO2 en la superficie del fotocatalizador, promoviendo la generación de radicales formilo (•CHO), etapa clave en la ruta mecanística hacia isopropanol.
Referencias
[1] Abdullah H, Khan MdMR, Ong HR, Yaakob Z (2017) Modified TiO2 photocatalyst for CO2 photocatalytic reduction: An overview. Journal of CO2 Utilization 22:15–32.
[2] Akshay VR, Arun B, Dash S, et al (2018) Defect mediated mechanism in undoped, Cuand Zn-doped TiO2 nanocrystals for tailoring the band gap and magnetic properties. RSC Adv 8:41994–42008.
[3] Alex C, Sarma SCh, Peter SC, John NS (2020) Competing Effect of Co3+ Reducibilityand Oxygen-Deficient Defects Toward High Oxygen Evolution Activity in Co3O4 Systems in Alkaline Medium. ACS Appl Energy Mater 3:5439–5447.
[4] Bharti B, Kumar S, Lee H-N, Kumar R (2016) Formation of oxygen vacancies and Ti3+ state in TiO2 thin film and enhanced optical properties by air plasma treatment. Sci Rep 6:32355.
[5] Chen Q, Ji F, Liu T, et al (2013) Synergistic effect of bifunctional Co–TiO2 catalyst on degradation of Rhodamine B: Fenton-photo hybrid process. Chemical Engineering Journal 229:57–65.
[6] Feng H, Zhang J, Wang X, Lee TH (2018) Analysis of auto-ignition characteristics of low-alcohol/iso-octane blends using combined chemical kinetics mechanisms. Fuel 234:836–849.
[7] Ghadikolaei MA, Wong PK, Cheung CS, et al (2021) Impact of lower and higher alcohols on the physicochemical properties of particulate matter from diesel engines: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 143:110970.
[8] Hamadanian M, Reisi-Vanani A, Majedi A (2010) Sol-gel preparation and characterization of Co/TiO2 nanoparticles: Application to the degradation of methyl orange. JICS 7: S52–S58.
[9] Jin C, Liu B, Lei Z, Sun J (2015) Structure and photoluminescence of the TiO2 films grown by atomic layer deposition using tetrakis-dimethylamino titanium and ozone. Nanoscale Res Lett 10:95.
[10] Khalilzadeh A, Shariati A (2018) Photoreduction of CO2 over heterogeneous modified TiO2 nanoparticles under visible light irradiation: Synthesis, process and kinetic study. Solar Energy 164:251–261.
[11] Khan MdM, Sharma RP, Kadian AK, Hasnain SMM (2022) An assessment of alcohol inclusion in various combinations of biodiesel-diesel on the performance and exhaust emission of modern-day compression ignition engines – A review. Materials Science for Energy Technologies 5:81–98.
[12] Kumar Singh A, Das C, Indra A (2022) Scope and prospect of transition metal-based cocatalysts for visible light-driven photocatalytic hydrogen evolution with graphitic carbon nitride. Coordination Chemistry Reviews 465:214516.
[13] Li J, Li Z, Ning F, et al (2018) Ultrathin Mesoporous Co3O4 Nanosheet Arrays for High-Performance Lithium-Ion Batteries. ACS Omega 3:1675–1683.
[14] Liu J, Ma X, Yang L, et al (2018) In situ green oxidation synthesis of Ti3+ and N selfdoped SrTiOxNy nanoparticles with enhanced photocatalytic activity under visible light. RSC Adv 8:7142–7151.
[15] Mardones C, Baeza N (2018) Economic and environmental effects of a CO2 tax in Latin American countries. Energy Policy 114:262–273.
[16] McGee M (2022) Global CO2 emissions. In: CO2.earth. https://www.co2.earth/globalco2-emissions. Accessed 6 Oct 2022.
[17] Ola O, Maroto-Valer MM (2015) Transition metal oxide based TiO2 nanoparticles for visible light induced CO2 photoreduction. Applied Catalysis A: General 502:114–121.
[18] Valadkhani A, Smyth R, Nguyen J (2019) Effects of primary energy consumption on CO2 emissions under optimal thresholds: Evidence from sixty countries over the last half century. Energy Economics 80:680–690.
[19] Wang L, Qi T, Wang J, et al (2018) Uniform dispersion of cobalt nanoparticles over nonporous TiO2 with low activation energy for magnesium sulfate recovery in a novel magnesia-based desulfurization process. Journal of Hazardous Materials 342:579–588.
[20] Wang W, Li T, Komarneni S, et al (2022) Recent advances in Co-based co-catalysts for efficient photocatalytic hydrogen generation. Journal of Colloid and Interface Science 608:1553–1575.
[21] Xu L, Jiang Q, Xiao Z, et al (2016) Plasma-Engraved Co3O4 Nanosheets with Oxygen Vacancies and High Surface Area for the Oxygen Evolution Reaction. Angew Chem Int Ed 55:5277–5281.
[22] Zhang L, Jaroniec M (2018) Toward designing semiconductor-semiconductor heterojunctions for photocatalytic applications. Applied Surface Science 430:2–17.
[23] Zhao Y, Wei Y, Wu X, et al (2018) Graphene-wrapped Pt/TiO2 photocatalysts with enhanced photogenerated charges separation and reactant adsorption for high selective photoreduction of CO2 to CH4. Applied Catalysis B: Environmental 226:360–372.
[24] Zheng L, Li H, Xu X (2018) Catalytic decomposition of N2O over Mg-Co composite oxides hydrothermally prepared by using carbon sphere as template. Journal of Fuel Chemistry and Technology 46:569–577
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