題目：一種三維多孔g-C3N4/GO-TiO2光催化劑合成及日光誘導(dǎo)催化產(chǎn)氫研究
英文題目：Enhanced Photoresponse and Fast Charge Transfer: Three-Dimensional Macroporous g-C3N4/GO-TiO2 Nanostructure for Hydrogen Evolution
研究簡介：
近年來，利用太陽光誘導(dǎo)光催化劑產(chǎn)氫是有效解決/緩解能源問題的有效策略。石墨相碳氮（g-C3N4）和氧化石墨烯（GO）由于具有良好的電荷分離和轉(zhuǎn)移特性，在合成高效光催化劑中具有潛在應(yīng)用價值。然而，常規(guī)二維g-C3N4和GO材料結(jié)構(gòu)簡單，表面助催化劑的附著力較弱，使用過程中容易發(fā)生功能助催化劑流失，導(dǎo)致光響應(yīng)性、界面電荷傳導(dǎo)及穩(wěn)定性大大降低。為此，本課題設(shè)計并合成了一種三維多孔g-C3N4/GO（p-CNG）骨架結(jié)構(gòu)，以增強表面功能助催化劑（銳鈦礦TiO2 NPs）的附著穩(wěn)定性。與無孔復(fù)合結(jié)構(gòu)相比，有序的多孔結(jié)構(gòu)顯著增大了骨架的BET比表面積。鑒于g-C3N4結(jié)構(gòu)中氨基官能團與GO結(jié)構(gòu)中羧基官能團間鍵合作用，顯著增強了三維多孔骨架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并促進了兩種組分間界面相互作用的形成，從而有效增強其光吸收及電荷傳導(dǎo)。基于三維多孔骨架結(jié)構(gòu)中殘留基團的存在及多孔結(jié)構(gòu)協(xié)同作用，顯著增強銳鈦礦TiO2 NPs功能助催化劑粘附穩(wěn)定性，促進了異質(zhì)界面的形成，進一步促進了界面電荷傳導(dǎo)并增強了其光響應(yīng)性。基于上述結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，本課題合成的復(fù)合光催化劑在模擬日光誘導(dǎo)下表現(xiàn)出了優(yōu)越的產(chǎn)氫活性（33.1 μmol g-1 h-1），遠遠高于純TiO2 NPs及三維多孔骨架催化產(chǎn)氫活性，在λ = 400 nm的光照下達到了12.4 %的表觀量子產(chǎn)率。由于該復(fù)合光催化劑穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，使其表現(xiàn)出較強的重復(fù)性及持久性，經(jīng)過5次循環(huán)操作及20小時的持續(xù)光照，仍然表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性。本研究為有效增強g-C3N4和GO基光催化劑催化產(chǎn)氫性能并增強其催化穩(wěn)定性提供了一種有效方法。
鑒于該研究工作有效解決了g-C3N4和GO材料在光催化劑合成中存在的問題，效果顯著，被發(fā)表在Journal of Materials Chemistry A期刊，DOI: 10.1039/D0TA07178A
文章鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ta/d0ta07178a/unauth#!divAbstract
主要數(shù)據(jù)如下：
圖1. 合成示意圖及組成與結(jié)構(gòu)表征
圖2. 催化劑形貌及元素組成分析
圖3. 樣品的光電化學(xué)表征
圖4. 催化產(chǎn)氫性能及其催化機理
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編輯：王菲 審核：李偉