研究目的
开发一种二维-二维异质结构光催化剂,用于在模拟太阳光下高效光催化水分解制氢。
研究成果
g-C3N4/UMOFNs二维-二维异质结构通过改善电荷分离与转移显著提升了光催化产氢性能,在3 wt% UMOFNs负载量时达到最佳效果。该复合材料在可持续能源应用方面展现出潜力,但实际应用仍需进一步优化。
研究不足
该研究仅限于实验室规模的实验,未涉及实际条件下的可扩展性和长期稳定性。使用铂作为助催化剂会增加成本,且其机制依赖于牺牲剂,这可能不具备可持续性。
1:实验设计与方法选择:
研究通过三聚氰胺热解合成g-C3N4纳米片,采用改进的溶剂热法制备UMOFNs纳米片,并通过机械研磨制备其复合材料。表征手段包括XRD、SEM、TEM、FTIR、XPS、紫外-可见漫反射光谱、荧光光谱、光电化学测试及光催化产氢实验。
2:样本选择与数据来源:
样本包括块体g-C3N4、g-C3N4纳米片、UMOFNs及不同UMOFNs含量(0.1 wt%至80 wt%)的g-C3N4/UMOFNs复合材料。数据均来自实验室实验。
3:g-C3N4纳米片、UMOFNs及不同UMOFNs含量(1 wt%至80 wt%)的g-C3N4/UMOFNs复合材料。数据均来自实验室实验。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括马弗炉、超声波清洗器、离心机、XRD(D/MAX2500PC)、SEM、TEM、FTIR(Perkin Elmer System 2000)、XPS(Thermo ESCALAB 250Xi)、紫外-可见分光光度计(UV1901)、荧光分光光度计(F-7000)、电化学工作站(CHI660E)、气相色谱仪(GC-2014C)及氙灯(HPS-500XA)。材料包括三聚氰胺、CoCl2·6H2O、NiCl2·6H2O、H2BDC、DMF、乙醇、三乙胺、乳酸、H2PtCl6·2H2O、香豆素等。
4:0)、XPS(Thermo ESCALAB 250Xi)、紫外-可见分光光度计(UV1901)、荧光分光光度计(F-7000)、电化学工作站(CHI660E)、气相色谱仪(GC-2014C)及氙灯(HPS-500XA)。材料包括三聚氰胺、CoCl2·6H2O、NiCl2·6H2O、H2BDC、DMF、乙醇、三乙胺、乳酸、H2PtCl6·2H2O、香豆素等。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:g-C3N4纳米片通过550°C和520°C煅烧三聚氰胺制备。UMOFNs通过超声混合DMF、乙醇、水与H2BDC,加入CoCl2·6H2O和NiCl2·6H2O后添加三乙胺,继续超声8小时合成。复合材料通过机械研磨g-C3N4与UMOFNs制得。光催化测试将催化剂分散于含铂助催化剂的乳酸溶液,氙灯照射后用气相色谱仪测定产氢量。
5:数据分析方法:
采用XRD分析晶体结构,SEM/TEM观察形貌,FTIR检测官能团,XPS确定元素组成,紫外-可见光谱分析光学性能,荧光光谱评估电荷分离效率,电化学测试测量光电流与阻抗,统计方法计算产氢速率与量子效率。
独家科研数据包,助您复现前沿成果,加速创新突破
获取完整内容-
Fourier transform infrared spectrometer
Perkin Elmer System 2000
Perkin Elmer
Analyze special functional groups in the samples
-
XPS instrument
Thermo ESCALAB 250Xi
Thermo
Analyze the composition of the samples
-
X-ray diffractometer
D/MAX2500PC
Analyze the crystal structure of the catalysts
-
UV-Vis diffuse reflectance spectrometer
UV1901
Analyze optical properties of the samples
-
Fluorometer
F-7000
Measure fluorescence spectrum of the samples
-
Electrochemical workstation
CHI660E
Perform electrochemical tests including AC impedance and transient photocurrent
-
Xenon lamp
HPS-500XA
Serve as light source for photocatalytic experiments
-
Gas chromatography
GC-2014C
Monitor hydrogen generation with thermal conductivity detector
-
登录查看剩余6件设备及参数对照表
查看全部