研究目的
开发一种新型锰掺杂Fe2O3/g-C3N4复合光催化剂,用于无额外牺牲试剂的全可见光驱动水分解。
研究成果
掺锰Fe2O3/g-C3N4复合光催化剂在可见光下展现出增强的水分解光催化活性,其中10:1配比(FMC-10)时性能最优,氢气析出速率达51 μmol h?1。该提升源于协同效应增强了电荷分离与转移。未来研究可探索其他掺杂元素或复合结构。
研究不足
由于不透明度和光散射的增加,当Mn掺杂Fe2O3含量较高时,其光催化性能会下降。该研究仅限于可见光条件和特定复合比例;可能需要进一步优化和扩大应用规模。
1:实验设计与方法选择:
采用简便的水热法合成负载于g-C3N4片层上的Mn掺杂Fe2O3纳米立方体。该方法包括通过热聚合制备g-C3N4以及水热合成复合材料。
2:样品选择与数据来源:
制备不同质量比的g-C3N4与Mn掺杂Fe2O3(20:
3:
4:
1)以优化光催化性能。使用纯g-C3N4和Fe2O3/C3N4样品作为对比。
5:实验设备与材料清单:
化学试剂包括FeCl3·6H2O、MnCl2·4H2O、PVP、尿素、NaAc、乙二胺。仪器设备包括X'Pert Pro XRD系统、AXIS Ultra DLD XPS、JEOL JSM-6700场发射扫描电镜、JEM-2100F透射电镜、Tristar 3010等温氮吸附分析仪、Lambda 750分光光度计、Lambda LS55光致发光光谱仪、300W氙灯、气相色谱仪。
6:2O、MnCl2·4H2O、PVP、尿素、NaAc、乙二胺。仪器设备包括X'Pert Pro XRD系统、AXIS Ultra DLD XPS、JEOL JSM-6700场发射扫描电镜、JEM-2100F透射电镜、Tristar 3010等温氮吸附分析仪、Lambda 750分光光度计、Lambda LS55光致发光光谱仪、300W氙灯、气相色谱仪。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:通过在氮气中550°C加热尿素制备g-C3N4。将g-C3N4分散于水中,加入前驱体,在200°C下水热处理10小时合成复合材料。在自制反应器中通过可见光照射和气体分析测试光催化活性。
7:数据分析方法:
采用XRD、XPS、FESEM、TEM、BET比表面积分析、紫外-可见漫反射光谱、光致发光光谱、光电流测量和气相色谱进行表征与性能评估。
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