研究目的
开发g-C3N4-SiC-Pt复合光催化剂,用于增强可见光照射下水的光催化产氢性能。
研究成果
通过生物还原、溶胶沉积和煅烧法制备的g-C3N4-SiC-Pt复合光催化剂在可见光下展现出增强的光催化产氢性能,产氢速率达595.3 μmol·h?1·g?1,量子效率为2.76%。g-C3N4与SiC形成的异质结及均匀分散的铂纳米颗粒协同提升了电荷分离效率和光吸收能力。该方法环境友好且节能高效,为可持续制氢提供了可行方案。未来研究应聚焦于稳定性优化与规模化应用。
研究不足
g-C3N4-SiC-Pt的煅烧温度必须低于400°C,以避免破坏g-C3N4结构并防止铂纳米颗粒烧结。若生物还原过程残留的有机物未完全挥发,可能覆盖催化剂表面,降低活性。由于使用植物提取物和特定煅烧条件,该方法可能难以规模化应用于工业生产。多次循环后光催化活性略有下降,可能是由于TEOA消耗或铂颗粒脱落所致。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用生物还原、溶胶沉积和煅烧相结合的方法制备g-C3N4-SiC-Pt复合光催化剂。设计原理是通过在g-C3N4与SiC之间引入Pt纳米颗粒形成异质结,以增强电荷分离和光催化活性。理论模型包括能带结构分析和异质结形成机制。
2:样品选择与数据来源:
样品包括块体g-C3N4、纳米片g-C3N4、SiC以及不同质量比和煅烧温度的复合光催化剂(如g-C3N4-SiC、g-C3N4-SiC-Pt)。材料来源于国药集团化学试剂有限公司、阿拉丁试剂(上海)有限公司和厦门牡丹香化实业有限公司。
3:纳米片g-C3NSiC以及不同质量比和煅烧温度的复合光催化剂(如g-C3N4-SiC、g-C3N4-SiC-Pt)。材料来源于国药集团化学试剂有限公司、阿拉丁试剂(上海)有限公司和厦门牡丹香化实业有限公司。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括透射电子显微镜(Tecnai F30,FEI)、扫描电子显微镜(Sigma,ZEISS)、X射线衍射仪(Rigaku)、傅里叶变换红外光谱仪(Nicolet N6700)、紫外-可见分光光度计(Varian Cary 5000)、比表面积分析仪(Tristar II 3020)、荧光分光光度计(F-7000,日立)、热重分析仪(SDT Q600)、光催化反应系统(CEL-SPH2N,北京泊菲莱科技有限公司)、氙灯(300 W)、光功率计(CEL-NP2000-2)和气相色谱仪(GC-9160,上海欧华)。材料包括H2PtCl6·6H2O、异丙醇、三乙醇胺、三聚氰胺、SiC、樟树叶片提取物和去离子水。
4:0)、紫外-可见分光光度计(Varian Cary 5000)、比表面积分析仪(Tristar II 3020)、荧光分光光度计(F-7000,日立)、热重分析仪(SDT Q600)、光催化反应系统(CEL-SPH2N,北京泊菲莱科技有限公司)、氙灯(300 W)、光功率计(CEL-NP2000-2)和气相色谱仪(GC-9160,上海欧华)。材料包括H2PtCl6·6H2O、异丙醇、三乙醇胺、三聚氰胺、SiC、樟树叶片提取物和去离子水。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:合成过程包括将g-C3N4纳米片和SiC分散于去离子水中,超声、混合、蒸发、研磨并在指定温度(如250-550°C)下煅烧。Pt溶胶通过将H2PtCl6·6H2O加入樟树叶片提取物中,在90°C下反应并冷却制备。对于g-C3N4-SiC-Pt,将Pt溶胶加入混合溶液中,搅拌、蒸发、研磨并煅烧。光催化测试包括将光催化剂分散于三乙醇胺溶液中,通入N2,用氙灯(λ ≥ 420 nm)照射,并通过气相色谱法测量氢气产量。
5:数据分析方法:
数据分析包括表征技术(TEM、SEM、XRD、FTIR、UV-vis DRS、BET、PL、TGA、XPS)以评估形貌、结构、光学性质、比表面积和化学状态。光催化活性基于氢气产率和量子效率进行评估,计算公式见论文。统计分析涉及比较不同样品和条件下的性能。
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Beijing Education Au-light Co. Ltd
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