臺灣國際科展

摻鈀鹵氧化鉍奈米晶體光催化還原二氧化碳

科展類別
臺灣國際科展作品
屆次
2022年
科別
化學
得獎情形
四等獎
學校名稱
臺北市立第一女子高級中學
指導老師
許名智;郭俊宏
作者
侯書勻;黃心妤
關鍵字
鹵氧化鉍 、光催化、二氧化碳還原

摘要或動機

本研究將以BiOCl、BiOBr以及Pd/BiOCl的晶體製備二氧化碳還原之光觸媒,用以還原二氧化碳,期許能製造出具有經濟價值的還原產物,以緩解全球暖化並利用可再生能源。此外,我們藉由探討此類晶體在二氧化碳還原中的差異,比較加入不同鹵族元素及是否摻入鈀金屬對於光催化還原二氧化碳效率及產物的影響。 合成晶體後,我們透過X射線衍射儀(XRD)、掃描式電子顯微鏡(SEM)、能量散射X射線譜(EDX)進行晶體的鑑定,也確定Pd/BiOCl的晶體結構是以BiOCl為主體,且Pd鑲嵌在其表面。我們也以X光光電子能譜儀(XPS)了解晶體的鍵結型態及推測不同晶體表面的OVs相對含量,並以紫外光/可見光光譜儀(UV-vis)檢測樣品的能隙,推測其光催化性能。 我們發現摻入鈀的BiOCl晶體結構為分散的片狀結構,是三種晶體中唯一的奈米晶體,且能隙為三者中最小(2.46eV)、表面OVs含量也增加;表面附著的Pd奈米金屬顆粒更可以協助主催化劑的電子-電洞對維持分離狀態,促進其光催化效率。 最後我們將合成的BiOCl、BiOBr以及Pd/BiOCl晶體應用於光催化還原二氧化碳,並以氣相層析熱導偵測器(GC-TCD)及氣相層析質譜儀(GC-MS)檢測產物種類及產率,發現還原出的氣體產物有H2、CO、CH4。而總還原產物及含碳還原產物的產率皆以Pd/BiOCl為最高。


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