CO₂光还原到 CH₄在集中太阳光下的性能

该方法有助于回答人工光合作用领域中的关键问题，如二氧化碳光还原甲烷。浓缩技术不仅可增加光强度，而且可减少催化剂量和反应器体积，同时增加反应温度，从而提高光还原反应速率。虽然这种方法可以提供光催化减少二氧化碳的见解，它也可以应用于其他系统，如集中太阳能和废水处理。

通过阳极化将二氧化钛溶解0.3克氟化铵和两毫升水，在200毫升烧杯中溶解100毫升乙二醇，并用搅拌器形成电解质。将带电解质的烧杯放入 45 摄氏度的水浴中。用剪刀将钛箔修剪到 25 倍 25 毫米，然后用 7000 网眼砂纸抛光钛箔表面，以去除表面杂质。

将钛箔淹没在含有 15 毫升乙醇的体积烧瓶中，然后将含有 15 毫升丙酮的烧瓶中。现在用超声波清洁剂处理铝箔15分钟。拿出钛箔，用电离水冲洗三到五次，放在含有20毫升乙醇的体积烧瓶中。

如文本协议所述，在 100 毫升烧杯中准备抛光解决方案。现在，从乙醇瓶中去除钛箔，用电离水冲洗三次，放入抛光溶液中两分钟至几分钟。取出钛箔，再用电离水洗三次。

使用 aoid 鳄鱼夹来固定预处理的钛箔和阴极夹来固定铂铝箔。将两个铝箔面对面地放在电解质中，彼此之间的距离为两厘米。打开直流稳定电流电源，将电压调至 50 伏，电解 30 分钟。

阳极化完成后，关闭电源并拿出二氧化钛箔。将钛箔淹没在含有15毫升乙醇的体积烧瓶中，然后转移到含有15毫升丙酮的烧瓶中。使用超声波清洁剂处理钛箔 15 分钟。

处理后，用电离水冲洗钛箔三到五次，并放在15毫升的熔炉中。将熔炉在60摄氏度的烤箱中放入12小时，让铝箔干燥。干燥后，将二氧化钛箔在400摄氏度以下的消声炉中烧干两小时，加热速率为每分钟2摄氏度。

要在集中光下进行催化测试，请用电离水清洁不锈钢缸形反应器。然后在60摄氏度的烤箱中干燥10分钟，以确保不受其他碳源的干扰。在烤箱中干燥后，在反应器中加入两毫升水、搅拌器和催化剂支架。

将浇注在支架底部的石英玻璃放在石英玻璃上，将二氧化钛催化剂放在石英玻璃的中心。现在，将热杯孔穿过反应器壁的开口并放入催化剂表面。在支架顶部添加 Fresno 镜头，然后用石英玻璃窗密封反应器。

将反应器放在电磁装置上，用氮气检查气密度。通过质量流量控制器将二氧化碳喂入反应器，并至少冲洗三次反应器，将反应器中的气体转化为二氧化碳。将 Xenon 灯放在反应堆正上方两厘米处。

打开 Xenon 灯电源，将其电流调整为 15 安培，然后打开磁力搅拌器开关以开始反应。记录催化剂表面和气体的温度变化。使用配备火焰电离探测器和毛细管柱的气相色谱分析产品，用于将氢碳与一到六碳分离。

按外部标准线方法计算产品数量。在量化产品之前，建立一个标准的甲烷曲线。此处展示的是一种用于聚聚光催化减少二氧化碳的装置。

XRD和SEM对催化剂的特性表明，该催化剂是典型的氧化钛纳米管。这里展示的是自然光下的催化剂。在集中光下，催化剂显示出一些光芒。

这里显示了X射线衍射模式，在集中光照射后，显示晶体结构的变化。在集中光下反应后，晶体度明显提高。甲烷产量在自然和集中光下测量。

在集中条件下，不同催化剂上的甲烷反应率显著提高。用合适的气体对催化剂进行预处理，将进一步提高甲烷的产生率。按照这个程序，还可以执行其他方法，如在真实阳光下进行集中光催化，以回答另外的问题，如水的光催化分裂，以及在真实阳光下挥发性有机化合物的降解。

该技术开发后，为光催化领域的研究人员如何改善光化学系统中的二氧化碳光还原行为铺平了道路。不要忘了，使用集中光可能是极其危险的，并预防措施，如谷歌应始终采取，而执行这个程序。