研究目的
研究以Cu/Ni基氰根桥联配位聚合物作为TiO2的助催化剂,在紫外光下增强甘油/水混合体系的光催化产氢性能。
研究成果
CP-1/TiO2复合材料(尤其是5 wt%负载量时)能显著提升光催化产氢效率,这源于TiO2向作为质子还原助催化剂的CP-1实现了高效电子转移。该方法为太阳能制氢提供了一种无贵金属的替代方案,未来有望开发出更具成本效益的光催化剂。
研究不足
该研究仅限于紫外光照射;可见光活性极低。高甘油浓度因溶液粘度增加而降低了氢气产量。镍位点在产氢中的确切机制尚不明确,需进一步研究。催化剂在工业条件下的可扩展性和长期稳定性尚未涉及。
1:实验设计与方法选择:
该研究通过不同重量百分比(2.5%、5%、7.5%)合成了CP-1及其与TiO2(P25)的复合材料,采用PXRD、DRS-UV/可见光、TEM、XPS、CV和PL进行表征,并在紫外光下测试甘油/水混合物中的光催化产氢性能。
2:5%、5%、5%)合成了CP-1及其与TiO2(P25)的复合材料,采用PXRD、DRS-UV/可见光、TEM、XPS、CV和PL进行表征,并在紫外光下测试甘油/水混合物中的光催化产氢性能。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:样品包括原始CP-1、TiO2(P25)和CP-1/TiO2复合材料。数据来源于实验室合成与表征技术。
3:TiO2(P25)和CP-1/TiO2复合材料。数据来源于实验室合成与表征技术。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括粉末X射线衍射仪、漫反射光谱仪、透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、循环伏安装置、光致发光光谱仪、紫外灯、Pyrex反应器、气相色谱仪(岛津GC 2014)、梅特勒-托利多pH计(S220)及掺氟氧化锡电极。材料包括Cu(NO3)2·6H2O、K2[Ni(CN)4]、4,4'-联吡啶(1,3-二(4-吡啶基)丙烷)、乙二醇、TiO2(P25)、甘油及多种溶剂。
4:4)、梅特勒-托利多pH计(S220)及掺氟氧化锡电极。材料包括Cu(NO3)2·6H2O、K2[Ni(CN)4]、4,4'-联吡啶(1,3-二(4-吡啶基)丙烷)、乙二醇、TiO2(P25)、甘油及多种溶剂。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:CP-1通过混合Cu(NO3)2·6H2O、K2[Ni(CN)4]和4,4'-联吡啶的乙二醇溶液制得,数周后生成晶体。CP-1/TiO2复合材料通过将脱溶剂的CP-1水溶液超声处理,加入TiO2后搅拌、过滤并干燥制备。光催化实验将5 mg催化剂置于25 mL 5 vol%甘油/水的Pyrex反应器中,通氮气除氧,紫外灯照射,每小时通过气相色谱测定氢气产量。
5:2O、K2[Ni(CN)4]和4,4'-联吡啶的乙二醇溶液制得,数周后生成晶体。CP-1/TiO2复合材料通过将脱溶剂的CP-1水溶液超声处理,加入TiO2后搅拌、过滤并干燥制备。光催化实验将5 mg催化剂置于25 mL 5 vol%甘油/水的Pyrex反应器中,通氮气除氧,紫外灯照射,每小时通过气相色谱测定氢气产量。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:采用PXRD分析结晶度、DRS-UV/可见光分析光学性质、TEM观察形貌、XPS确定元素组成、CV测定氧化还原电位、PL研究电子转移动力学、GC定量氢气。统计分析包括比较产氢速率及优化催化剂负载量。
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