研究目的
通过构建CoO八面体被MoS2壳层包覆的3D核壳结构,开发一种在可见光下实现高效全水分解的无贵金属光催化剂。
研究成果
含3 wt% MoS2的CoO@MoS2复合材料在全解水反应中展现出显著增强的光催化活性,其产氢速率是纯CoO的四倍,且在72小时内保持良好稳定性。性能提升源于高效的电荷转移及MoS2壳层对CoO晶面的保护作用。该研究为开发贵金属光催化剂用于能源应用提供了新思路。
研究不足
光催化活性可能受MoS2壳层厚度的限制;过量的MoS2(>3 wt%)会因遮光和活性位点减少而降低活性。该研究聚焦于可见光范围,可能不适用于其他波长。稳定性测试时长为72小时,但未评估长期耐久性。
1:实验设计与方法选择:
采用简便的溶剂热法,通过将MoS2包覆在CoO八面体上合成CoO@MoS2复合材料,旨在提升光催化活性与稳定性。
2:样品选择与数据来源:
CoO八面体由Co(CH3COO)2·4H2O合成,添加不同质量百分比(1%、3%、5%)的MoS2形成复合材料。材料购自国药集团化学试剂有限公司和麦克林生化科技有限公司。
3:1%、3%、5%)的MoS2形成复合材料。材料购自国药集团化学试剂有限公司和麦克林生化科技有限公司。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括X'Pert-ProMPD X射线衍射仪、FEI-quanta 200扫描电镜、FEI-Tecnai F20透射电镜/高分辨透射电镜/高角环形暗场扫描电镜、KRATOS Axis ultra-DLD X射线光电子能谱仪、Lambda 750紫外-可见分光光度计、CHI 920C工作站(用于光电流和电化学阻抗测试)、Micromeritics ASAP-2050比表面积分析仪、PCX-50C光化学反应装置、GC-7900气相色谱仪。材料包括Co(CH3COO)2·4H2O、MoS2、乙醇、正辛醇。
4:2O、MoS乙醇、正辛醇。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:CoO通过220°C溶剂热反应4小时合成。复合材料在合成过程中添加MoS2制备。表征手段包含XRD、SEM、TEM、XPS、UV-vis、光电流、EIS、BET。光催化测试在多通道反应器中进行,LED光源照射,气体通过GC检测。
5:数据分析方法:
采用标准技术进行XRD峰位标定,通过Kubelka-Munk函数计算UV-vis带隙,利用光电流和EIS评估电荷分离效率,BET测定比表面积。
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Scanning electron microscope
FEI-quanta 200
FEI
Take SEM images
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Transmission electron microscope
FEI-Tecnai F20
FEI
Perform TEM, HRTEM, and HAADF-SEM
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X-ray photoelectron spectrometer
KRATOS Axis ultra-DLD
KRATOS
Carry out XPS analysis
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Spectrophotometer
Lambda 750
Perking Elmer
Record UV-vis absorption spectra
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Photochemical reaction device
PCX-50C
Beijing Perfectlight Co. Ltd.
Carry out photocatalytic water splitting tests
-
X-ray diffractometer
X'Pert-ProMPD
Holand
Record XRD patterns of materials
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Workstation
CHI 920C
CH Instruments, Chenhua
Perform photocurrent-time curves and EIS
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Porosimeter
Micromeritics ASAP-2050
Micromeritics
Characterize BET specific surface areas and pore structures
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Gas chromatograph
GC-7900
Detect evolved gases
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Xe lamp
Used as visible light source for photocurrent measurements
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