研究目的
通过将g-C3N4与Ni(OH)2纳米片和埃洛石纳米管复合,提高其可见光驱动的光催化产氢活性,并研究它们的协同效应。
研究成果
含1 wt% Ni(OH)2的Ni(OH)2@g-C3N4/埃洛石纳米复合材料因电子高效转移至Ni(OH)2且空穴被埃洛石捕获,实现了最高的光催化产氢速率。分子动力学模拟证实其对水和甲醇的吸附能力增强,从而提升了光催化活性。这为制氢提供了一种替代贵金属催化剂的低成本方案。
研究不足
该研究仅限于特定的纳米复合材料组成和条件;规?;τ谩⒊て谖榷ㄐ约肮ひ涤τ玫木每尚行钥赡苄枰徊接呕?。以甲醇作为牺牲剂以及专注于可见光下的氢气生产,可能无法涵盖所有光催化场景。
1:实验设计与方法选择:
本研究通过制备不同Ni(OH)2含量(0.5-10 wt%)的Ni(OH)2@g-C3N4/埃洛石纳米复合材料,以增强可见光下的光催化产氢性能。研究方法包括合成、表征和活性评价。
2:5-10 wt%)的Ni(OH)2@g-C3N4/埃洛石纳米复合材料,以增强可见光下的光催化产氢性能。研究方法包括合成、表征和活性评价。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:样品采用尿素、硫脲、埃洛石纳米粘土和Ni(NO3)2·6H2O合成。数据来源于实验测量和模拟计算。
3:实验设备与材料清单:
设备包括马弗炉、离心机、XRD衍射仪(RINT-2100,理学)、扫描电镜(S-4500,日立)、透射电镜(EM-002B,拓普康)、紫外-可见分光光度计(UV-3600,岛津)、BET比表面积分析仪(BELSORP-mini,日本BEL公司)、XPS(JPS-9010MC,日本电子)和气相色谱仪(GC-8A,岛津),以及计算软件(Accelrys Materials Studio)。材料包括尿素(>99.0%,和光纯药)、硫脲(98.0%,关东化学)、埃洛石纳米粘土(默克)、NaOH(50%,默克)、Ni(NO3)2·6H2O(99.999%,默克)和去离子水。
4:0%,和光纯药)、硫脲(0%,关东化学)、埃洛石纳米粘土(默克)、NaOH(50%,默克)、Ni(NO3)2·6H2O(999%,默克)和去离子水。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:g-C3N4通过加热尿素和硫脲至550°C合成。纳米复合材料通过将g-C3N4和埃洛石分散于NaOH中,加入Ni(NO3)2溶液,搅拌、离心、洗涤和干燥制备。表征包括XRD、SEM、TEM、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)、BET和XPS。光催化活性通过将粉末分散于甲醇水溶液中,用300 W氙灯照射,并用气相色谱分析产生的H2进行评价。吸附过程采用分子动力学模拟建模。
5:数据分析方法:
数据分析采用Rietveld精修法处理XRD数据,Kubelka-Munk法处理紫外-可见数据,BET方程计算比表面积,计算??榉治鑫侥?。
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