文章来源：石墨烯网

本文在自制的光催化系统中研究了质量分数5%的氧化石墨烯负载的富氧二氧化钛光催化剂(5GO-OTiO2)对二氧化碳（CO2）光还原成碳氢化合物燃料反应的催化作用。二氧化碳转化过程是连续的水氧化反应与CO2还原反应的结合过程。由于这些过程可以被辐射通量强度和CO2、水蒸气的分压等参数影响，这些参数可以被系统的调控并研究，以便确定能取得高光催化活性的最适反应条件。基于CO2 光还原的实验结果，5GO-OTiO2 作为光催化剂可以在8小时反应时间及可见光照射条件下取得3.450 微摩尔每克催化剂的甲烷产量。测得的实验数据被套用至Langmuir-Hinshelwood表面反应机制，在此机制中CO2和水被同时吸附到催化剂表面来形成甲烷产物。通过回归方程拟合确定了一些动力学参数，如反应速率常数及吸附平衡常数，分别为84.42微摩尔每克催化剂每小时，0.019每巴尔（对CO2）和8.07每巴尔（对水）。明显偏低的CO2吸附平衡常数证明了CO2吸附在光催化剂表面的吸附很弱而水在光催化剂表面的吸附很强。

Figure 1.二氧化碳光催化反应示意图。

Figure 2.不同光强度照射8小时后5GO-OTiO2的(a)总甲烷产量和(b)表观量子产量。CO2分压：101千帕，水分压：4.33千帕。

Figure 3.在(a)不同CO2分压下（水分压恒定为4.33千帕及(b)不同水分压下（CO2分压恒定为90千帕）经过8小时光照后5GO-OTiO2的甲烷产量，光照强度为81.0毫瓦每平方厘米。

Figure 4.不同滤光镜下经过8小时光照后5GO-OTiO2的CH4, CO, C2H6和C2H4产量。

Figure 5.基于Langmuir-Hinshelwood机理的CO2光催化反应机理示意图。

该研究工作于2017年发表在ChemicalEngineering Journal上。

原文：Photocatalytic reduction of CO2 with H2O over grapheneoxidesupported oxygen-rich TiO2 hybrid photocatalyst under visiblelightirradiation: Process and kinetic studies