研究目的
研究g-C3N4/SrTiO3纳米复合材料中的界面耦合效应,以增强可见光照射下的光催化产氢性能。
研究成果
g-C3N4/SrTiO3纳米复合材料(尤其是含5% SrTiO3的复合物)因界面内建电场作用,展现出更优的可见光吸收、更快的电荷转移速率及更低的复合率,从而具有增强的光催化产氢性能。该研究为设计高效可见光驱动能源光催化剂提供了重要见解。
研究不足
该研究仅限于实验室规模的合成与测试,未涉及不同环境条件下的可扩展性与实际应用。纳米复合材料在长期使用中可能存在稳定性问题,界面相互作用的具体机制尚需进一步验证。
1:实验设计与方法选择:
本研究通过两步机械球磨与煅烧工艺合成g-C3N4/SrTiO3纳米复合材料,以探究界面相互作用及光催化性能。理论模型采用DFT计算进行电子结构分析。
2:样品选择与数据来源:
样品包括纯g-C3N4、SrTiO3以及SrTiO3含量为3%、5%和10%的纳米复合材料,采用尿素和SrCO3等分析纯试剂制备。
3:SrTiO3以及SrTiO3含量为3%、5%和10%的纳米复合材料,采用尿素和SrCO3等分析纯试剂制备。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包含用于煅烧的马弗炉、高能球磨机,以及XRD(飞利浦X'Pert Pro)、SEM(日立S-4800)、TEM(JEOL JEM-2100)、XPS(PHI 5000 VersaProbe)、BET比表面积分析仪(麦克默瑞提克ASAP-2020)、FT-IR光谱仪(尼高力5700)、紫外-可见漫反射光谱仪(岛津UV-2401)、PL光谱仪(Fluoromax-4)、电化学工作站(CHI660A)和光催化反应器(Ceaulight CEL-SPH2N-D)。材料包括尿素、SrCO3、金红石、NaCl、KCl、三乙醇胺、H2PtCl6和Nafion。
4:0)、TEM(JEOL JEM-2100)、XPS(PHI 5000 VersaProbe)、BET比表面积分析仪(麦克默瑞提克ASAP-2020)、FT-IR光谱仪(尼高力5700)、紫外-可见漫反射光谱仪(岛津UV-2401)、PL光谱仪(Fluoromax-4)、电化学工作站(CHI660A)和光催化反应器(Ceaulight CEL-SPH2N-D)。材料包括尿素、SrCO金红石、NaCl、KCl、三乙醇胺、H2PtCl6和Nafion。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:合成过程包括煅烧尿素制备g-C3N4,通过球磨与SrTiO3混合后煅烧。表征涵盖结构、形貌及光学分析。光催化测试在氙灯配合截止滤光片模拟可见光下测量氢气析出量,以三乙醇胺为牺牲剂,铂为助催化剂。
5:数据分析方法:
采用XRD分析晶体结构,SEM/TEM观察形貌,XPS解析电子结构,BET测定比表面积,UV-vis DRS研究光学性质,PL检测电荷复合,光电化学测量评估电荷分离,DFT计算分析电荷密度差。
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Scanning electron microscope
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