Microwave-assisted synthesis of M/TiO$_2$/C (M = Ni, Cu, Ni–Cu) photocatalysts for CO$_2$ reduction: structural evolution and photocatalytic properties

Методом микроволнового синтеза получены композиты на основе TiO$_2$, модифицированные наночастицами переходных металлов (Ni, Cu). Структура полученных материалов охарактеризована с помощью рентгеновской порошковой дифракции, а размер кристаллитов оценен по уравнению Шеррера. Фотокаталитическая активность синтезированных композитов исследована в реакции восстановления CO$_2$ до CO и CH$_4$ при облучении светом с длиной волны 400 нм. Показано, что микроволновая обработка смеси TiO$_2$ с графитом (Cg) и солями переходных металлов приводит к снижению фотокаталитической активности. В то же время механическая смесь TiO$_2$ и графита, не подвергавшаяся микроволновому воздействию, проявляет более высокую активность по сравнению с немодифицированным TiO$_2$ Evonik P25. Снижение активности у обработанных образцов обусловлено необратимым фазовым переходом фотоактивной фазы анатаза в каталитически инертную фазу рутила, а также образованием фаз TiO$_{2-x}$. Причиной является перегрев в ходе синтеза, при котором C$_g$ выступает в роли эффективного поглотителя микроволнового излучения и восстановителя катионов Ti$^{4+}$ в структуре TiO$_2$. Полученные результаты важны для разработки эффективных фотокатализаторов на основе TiO$_2$ для восстановления CO$_2$.