研究目的
通过基于二维异质结耦合与银表面等离子体共振(SPR)效应合成Ag/TiO2/g-C3N4纳米复合材料,以提高g-C3N4的光催化产氢(PHE)活性。
研究成果
在可见光照射下,Ag/TiO2/g-C3N4纳米复合材料表现出高效且稳定的光催化产氢活性,这归因于Ag的局域表面等离子体共振效应拓展了Ag/TO/GN的可见光吸收范围,以及电子从Ag和g-C3N4向TiO2转移所形成的强电荷分离效应。将银纳米颗粒负载于二维异质结上是实现可见光驱动光催化产氢的有效策略。
研究不足
当银纳米颗粒的质量比过高时,由于表面催化作用较弱且太阳能利用率较低,光热转换效率可能仍然不理想。
1:实验设计与方法选择:
采用简便的湿法浸渍与煅烧相结合的方法合成了Ag/TiO2/g-C3N4纳米复合材料。
2:样品选择与数据来源:
g-C3N4纳米片(GN)和TiO2纳米片(TO)通过既有方法合成。
3:实验设备与材料清单:
扫描电镜(Verios 460)、透射电镜(TF20)、X射线衍射仪(D8 Advance布鲁克)、X射线光电子能谱仪(AXIS SUPRA)、电子顺磁共振波谱仪(布鲁克Elexsys E500)、紫外-可见吸收光谱仪(Agilent Cary 300)、光致发光光谱仪(日立F-4600)、电化学工作站(CHI1030B)。
4:0)、透射电镜(TF20)、X射线衍射仪(D8 Advance布鲁克)、X射线光电子能谱仪(AXIS SUPRA)、电子顺磁共振波谱仪(布鲁克Elexsys E500)、紫外-可见吸收光谱仪(Agilent Cary 300)、光致发光光谱仪(日立F-4600)、电化学工作站(CHI1030B)。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:将GN和TO的乙醇溶液与AgNO3及NaBH4的乙醇溶液混合,经搅拌、离心、干燥后在氮气氛围下加热。
5:数据分析方法:
采用Perfect Light Labsolar-IIIAG光解水制氢系统评估PHE活性,氢气通过气相色谱仪(GC-Agilent 7890A)分析。
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X-ray diffractometer
D8 Advance
Bruker
Observing the X-ray diffraction (XRD) patterns
-
EPR spectrometer
Elexsys E500
Bruker
Observing electron paramagnetic resonance (EPR) spectra
-
UV–vis absorption spectrophotometer
Cary 300
Agilent
Measuring the UV–vis absorption spectra
-
Fluorescence spectrometer
F-4600
Hitachi
Observing photoluminescence (PL) spectra
-
Gas chromatography
GC-Agilent 7890A
Agilent
Analyzing the hydrogen
-
SEM
Verios 460
Observing the morphology of the samples
-
TEM
TF20
Observing the morphology of the samples
-
XPS spectrometer
AXIS SUPRA
Performing X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)
-
Electrochemical workstation
CHI1030B
Obtaining transient photocurrent responses (TPRs)
-
Photohydrolysis water system
Labsolar-IIIAG
Perfect Light
Used in the photocatalytic experiments
-
Xe lamp
300 W
Perfect Light Technology Co. Ltd.
Supplying the incident light
-
Power meter
PL-MW2000
Estimating the irradiance value on the reactor
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