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Highly Efficient Photocatalytic Hydrogen on CoS/TiO2 Photocatalysts from Aqueous Methanol SolutionHidrógeno Fotocatalítico de Alta Eficacia en Fotocatalizadores de CoS/TiO2 a partir de Solución Acuosa de Metanol

Resumen

La reacción fotocatalítica de división de agua en solución acuosa de metanol es un método eficiente de preparación de hidrógeno y metanal en condiciones suaves. En este trabajo, se sintetizaron fotocatalizadores de TiO2 cargados con sulfuro metálico para la producción de hidrógeno y metanol por método hidrotermal (180°C/12 h) y se caracterizaron por difracción de rayos X (DRX), espectroscopia de reflectancia difusa UV-visible (DRS), microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectroscopia de rayos X de energía dispersiva (EDX). Las estructuras cristalinas de las muestras corresponden a la típica fase anatasa del TiO2 y presentan una morfología esférica. Cuando el TiO2 se cargó con CoS, ZnS, y Bi2S3, respectivamente, los catalizadores resultantes mostraron actividades fotocatalíticas para la descomposición de agua en hidrógeno en solución acuosa de metanol bajo irradiación de lámpara Xe de 300 W. Entre los fotocatalizadores con distintas composiciones, la muestra de 20 wt oS/TiO2 con un band gap de 2,1 eV mostró la máxima actividad fotocatalítica para la reacción fotocatalítica, lo que indicaba que el CoS mejoraba la relación de separación de electrones y huecos fotoexcitados. La mayor actividad puede atribuirse a las uniones íntimas que se forman entre el CoS y el TiO2, que pueden reducir la recombinación electrón-hueco. La tasa de producción de hidrógeno con el fotocatalizador 20 wt oS/TiO2 fue de unos 5,6 mmol/g/h, 67 veces superior a la del TiO2 puro. La tasa de formación de HCHO fue de 1,9 mmol/g/h con una selectividad del 98,7%. Además, el fotocatalizador de CoS/TiO2 demostró una buena reutilización y estabilidad. En el presente estudio, se demuestra que el CoS puede actuar como un cocatalizador eficaz para mejorar la actividad fotocatalítica de producción de hidrógeno y metanal del TiO2. El rendimiento altamente mejorado del compuesto CoS/TiO2 se atribuyó principalmente a la eficiente separación de cargas.

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