Duanxing Li, Joseph Che-Chin Yu, Van-Huy Nguyen, 吳紀聖*, Xuxu Wang,

A dual-function photocatalytic system for simultaneous separating hydrogen from water splitting and photocatalytic degradation of phenol in a twin-reactor

Applied Catalysis B: Environmental, vol. 239, p. 268-279 (2018)

以太陽光能催化水分解的方式製備氫氣是一種極具發展前景的技術，另一方面苯 酚是一種廣泛存在於工業廢水中的，對自然環境和人類健康都有破壞性的有機污 染物質，光催化氧化是能夠有效去除苯酚污染的一種高級氧化技術。本研究將上 述兩個反應結合，設計雙胞光反應器同時光催化氧化苯酚並還原水產氫氣，達到 獲得清潔能源氫氣的同時去除有機污染物的目的，稱之為雙功光反應，同步將產 物氫氣和 CO2同步分離 (圖 1)，可直接利用氫氣節省混合氣分離費用。觸媒製備 利用高溫固態法搭配光沉積法製備 Pt/SrTiO3:Rh 作為產氫觸媒，以商購 WO3作為 苯酚氧化觸媒。使用雙胞膜分離式反應器，搭配 Fe3+/Fe2+離子對作為電子傳輸介 質，將兩種觸媒以 Nafion 膜分開於反應器兩端，在 300 W Xe 模擬太陽光 AM1.5G 照射下(圖 2)，與使用單一混合式反應器相比，可提升產氫和苯酚降解之效率。 6 小時氫氣產量為 11.37 μmol/g，苯酚降解率達到 22%。同時，利用雙胞反應 器，產氫反應和苯酚氧化反應於兩端發生，當苯酚初始濃度為 200 μmol/L 時， 產物中 86.2%的 CO 和 87.6%的 CO2 與 H2 實現同時分離。苯酚初始濃度為 200 μ mol/L 時產量最大，與相同條件純水分解氫氣產量相比提高 20%，證實苯酚氧化 反應有助於增強水分解產氫效率。(吳紀聖教收提供 cswu@ntu.edu.tw)