Comparative Study on The Photocatalytic Hydrogen Production from Methanol over Cu-, Pd-, Co- and Au-Loaded TiO2
Étude comparative de production d’hydrogène par photocatalyse à partir de méthanol et à l’aide de différentes phases actives (Cu, Pd, Co et Au) supportées sur TiO2
Department of Chemical Engineering, Norwegian University of Science and Technology, NO-7491
Trondheim – Norway
e-mail: charitha.udani@ntnu.no – magnus.ronning@ntnu.no
* Corresponding author
Photocatalytic hydrogen production from a methanol-water solution was investigated in a semi-continuous reactor over different metal-loaded TiO2 catalysts under UltraViolet (UV) light irradiation. The catalysts were mainly prepared by the incipient wetness impregnation method by varying the metal weight ratio in the range of 1-10 wt%. The effects of metal loading and H2 pre-treatment on the photocatalytic activity were investigated. In addition, the activity of the catalysts was also compared with a reference Au-TiO2 catalyst from the World Gold Council (WGC). The photocatalysts were characterized by using X-Ray Diffraction (XRD) and N2 physisorption before and after the activity measurements. The photocatalytic activity decreased in the order of Pd > Au > Cu > Co in the comparative study of Cu-TiO2, Co-TiO2, Au-TiO2 and Pd-TiO2. Optimum hydrogen evolution was achieved with 5 wt% Pd-TiO2 and 5 wt% Cu-TiO2.
Résumé
La production d’hydrogène assistée par photocatalyse à partir d’une solution diluée de méthanol a été réalisée dans un réacteur semi-continu avec l’aide de différents catalyseurs supportés par TiO2 et sous irradiation UV. Les catalyseurs ont été préparés par imprégnation par capillarité en faisant varier le pourcentage massique du métal choisi entre 1 et 10 %. L’influence de ce pourcentage, le prétraitement sous H2 et le matériau semi-conducteur utilisé pour la photocatalyse ont été étudiés. D’autres expériences ont été menées concernant l’activité catalytique des matériaux sélectionnés et les résultats ont été comparés avec ceux obtenus avec un catalyseur de référence provenant du World Gold Council (WGC), or supporté sur TiO2. Les photocatalyseurs ont également été caractérisés par Diffraction des Rayons X (DRX) et physisorption de l’azote, avant et après réaction. Il a été observé que l’activité photocatalytique diminuait pour les phases actives dans l’ordre décroissant suivant: Pd > Au > Cu > Co ; résultats obtenus lors de l’étude comparative entre les catalyseurs Cu-TiO2, Co-TiO2, Au-TiO2 et Pd-TiO2. La production optimale d’hydrogène a été obtenue avec les catalyseurs 5 % massique Pd-TiO2 et 5 % massique Cu-TiO2.
© P.P.C. Udani and M. Rønning, published by IFP Energies nouvelles, 2015
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