标题:设计p-n同质结构实现碳氮光催化剂的全解水性能
作者:赵刚; 郝树华; 郭静华; 邢钰鹏; 张雷; 徐锡金
作者机构:赵刚, 济南大学物理科学与技术学院,功能微纳材料与器件实验室, 济南, 山东 250022, 中国.; 郝树华, 济南大学物理科学与技术学院,功能微纳材料与器件实验室, 济 更多
来源:催化学报
出版年:2021
卷:42
期:3
关键词:二维非金属光催化剂; 氮化碳; 全解水; 时间分辨光谱; 密度泛函理论; 多相结构
摘要:非金属氮化碳(CN)因其独特的光催化性能而备受关注. 本文利用水热处理、高温烧结、高能球磨和烧结的方法成功制得一种具有混合结构的CN光催化剂.; 先以三聚氰胺为原料进行水热处理(180 oC, 24 h), 过滤干燥后, 转移到高纯氩气保护下的管式炉中, 于550 oC处理1; h得到CN材料. 然后将CN用三聚氰胺和氟化铵水热180 oC处理24 h, 过滤、干燥、煅烧(550 oC, 1 h)得到第二种材料.; 最后将其与CN材料按等比例混合, 经高能球磨研磨, 再于管式炉中在气氛保护下淬火, 得到最终催化剂样品. 由于这种结构的界面作用,; 使CN光催化剂显示出了高的光催化活性. 它的产氢效果可以高达17028.82 mumol h~(-1) g~(-1), 在420 nm光照下,; 其光量子效率也达到11.2%. 随后, 采用纳秒级别的时间分辨萤光(PL)光谱测得其荧光寿命为9.9 ns.; 有助于电子与空穴参与反应更有趣的是, 在不加牺牲剂时, 该光催化剂具有高效的全解水效果, 其产氢效率为270.95 mumol h~(-1); g~(-1), 产氧效率为115.21 mumol h~(-1) g~(-1), 有望实际用于全解水反应中. 另外, 通过紫外可见漫反射光谱,; PL光谱和材料的比表面等测试来考察该CN光催化剂效果好的原因. 发现该材料具有更高比表面积有更多活性点参与反应. 同时,; 通过电化学测试获得了肖特基曲线和电流-电压曲线, 发现该光催化剂里含有少量的pn结构, 这种结构使材料在弱光下也会产生光生载流子,; 实际上它是起到光生载流子的激发作用, 即在相同光照下, 就会产生更多的光生载流子数量, 从而进一步提高了其催化效果. 因此,; 本工作对优化碳氮光催化剂的催化效果有很好的指导意义.
收录类别:CSCD
资源类型:期刊论文
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