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Pt NPs增强ZnO@ZnS核-壳异质纳米棒光催化产氢性能研究
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作者 朱泉雯 任华娟 +3 位作者 刘学方 张军 陈铭 侯建华 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期215-222,共8页
采用原位光沉积方法将铂纳米颗粒(Pt NPs)负载在核-壳异质纳米棒ZnO@ZnS表面,制备出ZnO@ZnS/Pt复合光催化剂。调控Pt NPs在ZnO@ZnS表面的负载量,探究了不同质量的Pt NPs对光催化产氢气性能的影响。结果表明,当贵金属Pt的负载量为2%(ZnO@... 采用原位光沉积方法将铂纳米颗粒(Pt NPs)负载在核-壳异质纳米棒ZnO@ZnS表面,制备出ZnO@ZnS/Pt复合光催化剂。调控Pt NPs在ZnO@ZnS表面的负载量,探究了不同质量的Pt NPs对光催化产氢气性能的影响。结果表明,当贵金属Pt的负载量为2%(ZnO@ZnS/Pt-2)时,复合光催化产H_(2)性能最好,产氢速率为4.52 mmol/(g·h),是ZnO@ZnS的1.8倍,催化剂表现出优异的催化稳定性。在此复合材料中,贵金属Pt纳米颗粒作为助催化剂,Pt对H~+具有较低的吸附能,优先吸附H~+,光生电子转移到Pt纳米粒子表面,H^(+)在其表面得到光生电子,被还原为氢气,成功地抑制了光生电子和空穴的复合,有效地提升了催化剂的催化性能。 展开更多
关键词 ZnO@ZnS核-壳纳米棒 Pt助催化剂 复合光催化剂 光催化产氢 产氢性能
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宽光谱响应范围的氮化碳纳米片的制备及其光催化产氢性能研究 被引量:1
2
作者 郭桂珍 姚陈忠 +2 位作者 孙友谊 辛德华 吕宝华 《燃料化学学报(中英文)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期277-284,共8页
以块体氮化碳(CN)为前驱物,采用氧化剥离制备氧化型氮化碳纳米片(o-CN NSs),将o-CN NSs还原制得了还原型氮化碳纳米片(r-CN NSs)。o-CN NSs和r-CN NSs厚度均约2 nm,且都保留了纯CN的庚嗪环骨架结构;相比于o-CN NSs,r-CN NSs具有更小的... 以块体氮化碳(CN)为前驱物,采用氧化剥离制备氧化型氮化碳纳米片(o-CN NSs),将o-CN NSs还原制得了还原型氮化碳纳米片(r-CN NSs)。o-CN NSs和r-CN NSs厚度均约2 nm,且都保留了纯CN的庚嗪环骨架结构;相比于o-CN NSs,r-CN NSs具有更小的禁带宽度(2.62 eV)、更宽的光响应范围(485 nm)和更高的产氢速率(1700μmol/(g·h));r-CN NSs的光催化产氢速率是CN的8.5倍、o-CN NSs的2.1倍。经过20 h的循环测试,r-CN NSs的光催化产氢速率没有衰减,具备良好的光催化稳定性。实验和理论分析表明,r-CN NSs是边缘基团为氨基的纳米片结构,氨基的引入改善了纳米片的结晶性,提高了电子和空穴的分离效率、拓宽了纳米片的光响应范围,从而导致光催化性能增强。 展开更多
关键词 氮化碳 纳米片 光催化 光响应范围 产氢
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Cu_(2)O@C复合纳米材料的光诱导合成制备及其光催化产氢性能 被引量:1
3
作者 李娜 毛树红 +1 位作者 严文君 张静 《燃料化学学报(中英文)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期698-706,共9页
Cu_(2)O具有禁带窄、环境友好和储量丰富等优点,是一种理想的可见光催化剂,然而其光生载流子复合率高和稳定性差等问题限制了Cu_(2)O在光催化领域的实际应用。为此,本文采用光诱导原位技术,以甲醇为碳源、硫酸铜为铜源,一步成功制备了... Cu_(2)O具有禁带窄、环境友好和储量丰富等优点,是一种理想的可见光催化剂,然而其光生载流子复合率高和稳定性差等问题限制了Cu_(2)O在光催化领域的实际应用。为此,本文采用光诱导原位技术,以甲醇为碳源、硫酸铜为铜源,一步成功制备了超薄炭壳层包覆的Cu_(2)O复合纳米材料(Cu_(2)O@C)。结果显示,与常规炭包覆方法相比,光诱导原位技术避免了苛刻的反应条件及繁琐的合成步骤对Cu_(2)O半导体结构的破坏,有效保留了Cu_(2)O本征电子结构,使其具有优异的光催化活性及稳定性。同时,Cu_(2)O@C的核壳结构不仅可以钝化半导体表面缺陷和促进光生载流子的分离,而且炭壳层的包覆还可以避免Cu_(2)O纳米颗粒与溶液的直接接触,有效抑制高活性反应中间体对催化剂结构的破坏。与单独的Cu_(2)O纳米颗粒相比,Cu_(2)O@C复合纳米材料在可见光下的光解水产氢活性和稳定性得到显著提高,产氢速率可达1.28 mmol/(g·h),且在连续五次循环稳定性测试中,氢气生成速率无明显变化。 展开更多
关键词 炭包覆氧化亚铜 光诱导原位合成 光催化产氢
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绿藻产氢的机制及研究进展
4
作者 王婧怡 赵琪 +2 位作者 贾蒲连 付爱根 王菲 《生物学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期100-106,共7页
系统介绍绿藻在厌氧条件下利用氢化酶产氢的3种不同途径,包括依赖光系统II的直接产氢、不依赖光系统II的间接产氢和暗发酵产氢,同时分析3种产氢途径各自的优缺点。受技术和制造成本限制,绿藻产氢仍处于初步开发阶段,实现大规模工业生产... 系统介绍绿藻在厌氧条件下利用氢化酶产氢的3种不同途径,包括依赖光系统II的直接产氢、不依赖光系统II的间接产氢和暗发酵产氢,同时分析3种产氢途径各自的优缺点。受技术和制造成本限制,绿藻产氢仍处于初步开发阶段,实现大规模工业生产仍需很长一段时间。针对提高绿藻产氢效率、实现工业化的目标,综述该领域最新研究结果,概括从氢化酶改造、降低体系中氧气含量、减弱环式电子传递、降低卡尔文循环、缩小捕光天线、底物预处理和光生物反应器设计等7个方向优化产氢反应的方式,并展望绿藻产氢的未来发展趋势。 展开更多
关键词 绿藻 光合作用 化酶 生物产氢机制 生物产氢效率
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钛网上CdS纳米微球的制备及可见光下产氢性能研究
5
作者 陈志强 崔磊 +2 位作者 董晶 李海霞 夏炜炜 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第2期727-733,共7页
为了提高催化剂的光催化产氢能力,本文采用简单的水热法,在处理后的钛网表面生长了CdS纳米微球。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对样品的成分、结构、形貌进行了表征... 为了提高催化剂的光催化产氢能力,本文采用简单的水热法,在处理后的钛网表面生长了CdS纳米微球。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对样品的成分、结构、形貌进行了表征,并研究了其光电化学性能及可见光下光催化性能。结果表明,钛网上生长的CdS微球由纳米棒组装而成,通过缺陷调控,Cd/S物质的量之比为1∶1(CdS-1)的样品具有良好的光电响应,在零偏压下最大光电流约为140μA,可见光下的产氢率可达212.6μmol·h^(-1)·cm^(-2),并且方便回收,是一种理想的光催化产氢材料。 展开更多
关键词 水热法 缺陷调控 钛网 CdS纳米微球 光电化学性能 光催化产氢
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钴基助催化剂在光催化产氢中的应用研究进展
6
作者 孙海涛 张芳 +2 位作者 王一凡 黄芳 孙传智 《化学研究与应用》 CAS 北大核心 2024年第1期1-9,共9页
通过光催化分解水产生的氢气可以用于驱动燃料电池或其他能源转换设备,这有助于减少对化石燃料的依赖,减少温室气体排放。但是实验发现,很多光催化剂存在可见光利用率低和光生电子-空穴易复合的问题。为了抑制光生电子-空穴的复合,提高... 通过光催化分解水产生的氢气可以用于驱动燃料电池或其他能源转换设备,这有助于减少对化石燃料的依赖,减少温室气体排放。但是实验发现,很多光催化剂存在可见光利用率低和光生电子-空穴易复合的问题。为了抑制光生电子-空穴的复合,提高光催化剂产氢效率,研究者们尝试了多种催化剂改性方式,加入助催化剂是其中最有效的方式之一。传统的贵金属助催化剂虽然有良好的效果,但是价格高,不利于大量生产应用。钴(Co)是一种廉价易得的过渡金属,作为助催化剂其效果有时可与铂(Pt)等贵金属相当。本文总结了不同Co基助催化剂,如Co的硫化物、氧化物、氢氧化物以及磷化物等助催化剂在光解水产氢方面的研究进展,希望对该领域的研究提供一些有价值的参考。 展开更多
关键词 钴基助催化剂 光催化产氢 反应机理
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TiO_(2)@H^(+)/g⁃C_(3)N_(4)复合材料的光催化产氢性能及机理分析
7
作者 徐宏妍 陈书航 +2 位作者 郝亚超 赵阳灿 王斯琰 《中北大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第2期239-246,共8页
本文研究了TiO_(2)含量对TiO_(2)@H^(+)/g-C_(3)N_(4)异质结光催化剂产氢性能的影响。首先将石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))用硫酸处理,得到酸洗氮化碳(H^(+)/g-C_(3)N_(4)),然后通过煅烧法在H^(+)/g-C_(3)N_(4)表面负载TiO_(2)得到TiO_(2)... 本文研究了TiO_(2)含量对TiO_(2)@H^(+)/g-C_(3)N_(4)异质结光催化剂产氢性能的影响。首先将石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))用硫酸处理,得到酸洗氮化碳(H^(+)/g-C_(3)N_(4)),然后通过煅烧法在H^(+)/g-C_(3)N_(4)表面负载TiO_(2)得到TiO_(2)@H^(+)/g-C_(3)N_(4)复合材料,利用透射电镜、X射线衍射仪、紫外-可见漫反射仪和比表面仪对TiO_(2)@H^(+)/g-C_(3)N_(4)复合材料进行了表征,研究了其在可见光下的光催化产氢性能,探讨了TiO_(2)@H^(+)/g-C_(3)N_(4)复合材料光催化产氢机理。实验结果表明:1)煅烧法可以成功制备TiO_(2)@H^(+)/g-C_(3)N_(4)复合材料,且TiO_(2)的负载显著地提升了H^(+)/g-C_(3)N_(4)的光催化产氢性能,这主要归功于TiO_(2)/g-C_(3)N_(4)异质结的形成降低了光生电子空穴的复合速率,加快了电子的转移速率;2)实验结果还表明TiO_(2)的负载量对TiO_(2)@H^(+)/g-C_(3)N_(4)复合材料的光催化产氢性能有很大影响,当TiO_(2)含量为25%时,所制备的25-TiO_(2)@H^(+)/g-C_(3)N_(4)复合材料的光催化产氢性能最好,其光催化产氢速率为3.47 mmol·g^(−1)·h^(−1),是H^(+)/g-C_(3)N_(4)产氢速率的4.05倍,这主要归功于25-TiO_(2)@H^(+)/g-C_(3)N_(4)大的比表面积和高的光吸收度;3)所制备的25-TiO_(2)@H^(+)/g-C_(3)N_(4)复合材料还表现出良好的稳定性。 展开更多
关键词 g-C_(3)N_(4) TiO_(2) 光催化产氢 异质结 煅烧
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Al-Sn复合材料的制备及其水反应产氢效率
8
作者 刘建新 肖飞 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期161-166,共6页
为提高Al和水的反应活性,采用高能球磨法制备了Al-Sn复合材料,通过SEM、激光粒径分析、XRD等方法表征了Al-Sn复合物的微观结构,研究了Al-Sn复合材料的水反应活性,考察了颗粒粒径、水介质、起始温度、球磨参数变化对Al-Sn复合物水反应活... 为提高Al和水的反应活性,采用高能球磨法制备了Al-Sn复合材料,通过SEM、激光粒径分析、XRD等方法表征了Al-Sn复合物的微观结构,研究了Al-Sn复合材料的水反应活性,考察了颗粒粒径、水介质、起始温度、球磨参数变化对Al-Sn复合物水反应活性的影响。实验结果表明,高能球磨法及金属Sn的加入能够大幅提高Al与水反应的活性,制备的Al-Sn复合材料与水反应的氢气产率达83.92%,快速期最大产氢速率为359mL/(min·g)。 展开更多
关键词 Al-Sn复合材料 高能球磨 水反应活性 产氢效率
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NaBH_4水解产氢用Co_3O_4包覆多孔陶瓷制备及表征
9
作者 闫普选 谢佳男 +2 位作者 邹华红 柯善军 程蕾 《佛山陶瓷》 2024年第1期93-95,99,共4页
高比表面积的微纳米催化剂有利于NaBH_4水解产氢,但物理团聚导致了应有催化位点的掩盖。为此,本文以催化剂包覆多孔陶瓷为研究思路,分析了ZIF-67和海泡石的微观结构、晶型,抛光废渣的热稳定性,三者进行复配、共混、压制和烧结成型多孔陶... 高比表面积的微纳米催化剂有利于NaBH_4水解产氢,但物理团聚导致了应有催化位点的掩盖。为此,本文以催化剂包覆多孔陶瓷为研究思路,分析了ZIF-67和海泡石的微观结构、晶型,抛光废渣的热稳定性,三者进行复配、共混、压制和烧结成型多孔陶瓷,研究了其微观结构、烧结前后重量变化率和吸水率,探究催化NaBH_4水解产氢过程中其结构稳定机制。结果表明,ZIF-67热解提供Co_3O_4催化位点和孔隙空间,纤维状海泡石与抛光粉体在烧结过程相互熔融搭接形成高孔隙率的稳定结构,使得在催化过程中多孔陶瓷表现出高稳定结构。 展开更多
关键词 ZIF-67 多孔陶瓷 催化 产氢
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嗜热厌氧菌共培养发酵玉米秸秆产氢的研究
10
作者 黎霞 邹淑琦 +1 位作者 徐延亮 贺静 《中国沼气》 CAS 2024年第1期19-22,共4页
氢能是对环境无害且可以替代化石燃料的可持续性能源。利用嗜热厌氧菌暗发酵木质纤维素生产氢气是一种极具潜力的生物制氢技术,具有清洁、高效和可再生的优势。构建解糖热解纤维素菌和热解糖厌氧杆菌共培养体系,考察两株菌株接种比例、... 氢能是对环境无害且可以替代化石燃料的可持续性能源。利用嗜热厌氧菌暗发酵木质纤维素生产氢气是一种极具潜力的生物制氢技术,具有清洁、高效和可再生的优势。构建解糖热解纤维素菌和热解糖厌氧杆菌共培养体系,考察两株菌株接种比例、总接种量和底物浓度对玉米秸秆发酵产氢的影响。实验结果表明,在发酵体系初始pH值7.0,培养温度60℃条件下,当解糖热解纤维素菌和热解糖厌氧杆菌接种比例为3∶2,菌种总接种量为6%,秸秆浓度为15 g·L^(-1)时,体系产氢能力最强。此时,发酵体系产氢量累积达到65.6 mL·g-1-秸秆,氢气含量为46.9%,最大产氢速率为1.47 mL·g^(-1)h^(-1)。 展开更多
关键词 嗜热厌氧菌 秸秆 发酵产氢 产氢分析
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WO_(3)/Zn_(0.5)Cd_(0.5)S S型异质结光催化产氢耦合有机物转化机理研究 被引量:1
11
作者 曹爽 钟博 +2 位作者 别传彪 程蓓 徐飞燕 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第5期50-54,共5页
开发新型纳米材料实现光催化产氢耦合有机物转化、提高太阳能到化学能的转换效率,在解决能源和环境危机方面具有巨大潜力。三元金属硫化物具有可调控的带隙和优异的可见光响应,在光催化分解水产氢方面引起了广泛关注。其中,Zn_(0.5)Cd_(... 开发新型纳米材料实现光催化产氢耦合有机物转化、提高太阳能到化学能的转换效率,在解决能源和环境危机方面具有巨大潜力。三元金属硫化物具有可调控的带隙和优异的可见光响应,在光催化分解水产氢方面引起了广泛关注。其中,Zn_(0.5)Cd_(0.5)S是一种带隙较窄、导带位置较高、耐光腐蚀的还原型光催化剂;然而,单一Zn_(0.5)Cd_(0.5)S中光生电子和空穴的复合率较高,只有少部分光生载流子参与光催化反应,导致量子效率较低而无法达到实际需求。WO_(3)是一种典型的氧化型光催化剂,具有较低的价带位置和较强的氧化能力,是与Zn_(0.5)Cd_(0.5)S耦合构建S型异质结的理想半导体。基于此,本文通过静电纺丝和水热方法将Zn_(0.5)Cd_(0.5)S纳米片垂直生长在WO_(3)纳米纤维上,制备了具有核壳结构的WO_(3)/Zn_(0.5)Cd_(0.5)S异质结。功函数的差异驱动Zn_(0.5)Cd_(0.5)S的电子转移到WO_(3)上,在界面处形成内建电场并使能带弯曲。通过原位光照X射线光电子能谱、电子顺磁共振和时间分辨荧光光谱分析,发现在内建电场、弯曲能带和库仑吸引力的作用下,WO_(3)导带上的光生电子迁移到Zn_(0.5)Cd_(0.5)S价带上并与其光生空穴复合,表明WO_(3)和Zn_(0.5)Cd_(0.5)S之间形成了S型异质结,实现了具有强氧化还原能力的载流子的高效分离。得益于独特的S型光催化机制以及反应物在催化剂表面的有效吸附与活化,没有贵金属助催化剂的情况下,WO_(3)/Zn_(0.5)Cd_(0.5)S异质结在产氢(715 μmol·g^(-1)·h^(-1))和乳酸转化为丙酮酸方面表现出增强的光催化活性,实现了光生电子和空穴的高效利用。原位漫反射傅里叶变换红外光谱和密度泛函理论计算揭示了光催化产氢和有机物转化的反应机理。本工作为设计和研究新型S型异质结光催化剂、实现高效产氢耦合有机物转化提供了新的见解。 展开更多
关键词 三氧化钨 S型异质结 产氢 有机物转化 化学吸附与活化
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NH_(2)-UiO-66/PyPD-COF异质结构筑及高效光催化产氢
12
作者 吴海洋 张楠琦 +7 位作者 牟迪 何漩 杜星 王大珩 方伟 陈辉 李薇馨 赵雷 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1141-1150,共10页
有机框架化合物因分子水平结构可控、大的比表面积、高孔隙率、分散的化学活性位点以及良好稳定性等优点,在光催化解水制氢方面具有较大的应用潜力。采用溶剂热法,在共价有机框架PyPD-COF的合成过程中引入金属有机框架NH_(2)-UiO-66,原... 有机框架化合物因分子水平结构可控、大的比表面积、高孔隙率、分散的化学活性位点以及良好稳定性等优点,在光催化解水制氢方面具有较大的应用潜力。采用溶剂热法,在共价有机框架PyPD-COF的合成过程中引入金属有机框架NH_(2)-UiO-66,原位形成NH_(2)-UiO-66/PyPD-COF异质结。通过TEM、EDS、XPS、FTIR、UV-Vis和光电流测试分析,光催化性能测试等手段对样品进行表征,构筑的NH_(2)-UiO-66/PyPD-COF异质结不仅可以保留原始MOF及COF组分的优良特性,还可在异质界面形成键连,利于促进界面间电荷迁移,降低电子-空穴复合率,提升光催化产氢效率至20.68 mmol·h^(-1)·g^(-1),分别为原始NH_(2)-UiO-66和PyPD-COF的86倍和3倍。同时,界面处的共价键键连使得复合样品具有良好的制氢稳定性,这为构筑高效光催化分解水产氢异质结光催化剂提供了一种新的策略。 展开更多
关键词 NH_(2)-UiO-66 PyPD-COF 异质结 原位生长 光催化产氢
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双菌共培养产氢体系的构建及产氢性能的优化
13
作者 张新 王建米 +5 位作者 蒋永琪 付欢 周俊 吴夏芫 雍晓雨 贾红华 《生物加工过程》 CAS 2024年第4期378-387,共10页
生物发酵产氢是通过高效产氢菌把自然界储存于有机化合物中的化学能转化为氢气的技术。本研究在前期单菌产氢条件优化的基础上,构建丁酸梭菌(Clostridium butyricum LQ25)产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes AJ110637)共培养发酵产氢体... 生物发酵产氢是通过高效产氢菌把自然界储存于有机化合物中的化学能转化为氢气的技术。本研究在前期单菌产氢条件优化的基础上,构建丁酸梭菌(Clostridium butyricum LQ25)产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes AJ110637)共培养发酵产氢体系。以葡萄糖为底物,研究共培养发酵体系的产氢性能及其协同效应。结果表明:C.butyricum LQ25与E.aerogenes AJ110637在接菌的体积比9∶1、初始pH 7.0、发酵温度40℃的条件下产氢效率最高,每克葡萄糖产氢量最高可以达到354.05 mL,分别比C.butyricum和E.aerogenes单独发酵高出31.71%和70.59%。在共培养发酵体系中添加1.0 g/L的CaCO 3,可以显著缓解体系的酸化程度,H 2产率比对照组提高了21.80%。与单一菌株纯培养发酵产氢相比,双菌共培养体系产氢率有所提高,体现了C.butyricum和E.aerogenes的协作效应。 展开更多
关键词 丁酸梭菌 气肠杆菌 产氢 发酵 共培养
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Ag_(2)CrO_(4)/g-C_(3)N_(4)复合材料光催化产氢性能及机理
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作者 芦涛 张安超 +4 位作者 孙志君 陈国艳 张倩倩 敬曼曼 倪飞翔 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期6128-6137,共10页
采用原位化学沉积法制备了一系列具有光催化产氢性能的Ag_(2)CrO_(4)/g-C_(3)N_(4)复合材料。利用X射线衍射、傅里叶变换红外、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱明确了复合物的物相组成、官能团结构、微观形貌、... 采用原位化学沉积法制备了一系列具有光催化产氢性能的Ag_(2)CrO_(4)/g-C_(3)N_(4)复合材料。利用X射线衍射、傅里叶变换红外、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱明确了复合物的物相组成、官能团结构、微观形貌、元素组成及其存在形态。采用紫外可见光漫反射、光致发光光谱和光电流测试探究了复合材料光吸收性能及光生载流子的分离情况,研究了光催化剂的产氢性能及其影响因素。结果表明,Ag_(2)CrO_(4)的引入不会改变g-C_(3)N_(4)原有的碳氮杂环结构,且Ag_(2)CrO_(4)以纳米颗粒形式分散于g-C_(3)N_(4)表面。虽然Ag_(2)CrO_(4)没有产氢效果,但随着Ag_(2)CrO_(4)含量的增加,复合材料的产氢速率先增大后减小。最优光催化剂Ag_(2)CrO_(4)/C_(3)N_(4)-4%的产氢速率是纯g-C_(3)N_(4)的2.7倍,其原因可能是Ag_(2)CrO_(4)和g-C_(3)N_(4)的耦合形成了Z型异质结,拓宽了g-C_(3)N_(4)的可见光响应范围,降低了电荷转移的阻抗,促进了光生载流子的迁移和分离。 展开更多
关键词 氮化碳 铬酸银 异质结 光催化剂 产氢
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不同升温速率下褐煤热解特征及产氢过程
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作者 石莹 朱炎铭 +2 位作者 陈尚斌 王阳 徐倩男 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期157-166,共10页
煤制氢是现阶段中国H_(2)的主要来源,开展不同温度条件下的褐煤热解反应和产氢机理研究,对提高H_(2)产率、优化工艺流程以及褐煤的高效清洁利用至关重要。为此,基于实验测试—分子模拟—理论分析的研究思路,通过热分析红外气质联用仪(TG... 煤制氢是现阶段中国H_(2)的主要来源,开展不同温度条件下的褐煤热解反应和产氢机理研究,对提高H_(2)产率、优化工艺流程以及褐煤的高效清洁利用至关重要。为此,基于实验测试—分子模拟—理论分析的研究思路,通过热分析红外气质联用仪(TG—FTIR—MS)实验测试和分子动力学模拟(ReaxFF MD)对云南省先锋煤矿的褐煤热解过程进行了研究,分析了不同升温速率下(10℃/min、20℃/min和30℃/min)的主要热解产物,尤其是H_(2)的生成特征,标定了氢原子的热解路线,从多角度探究了褐煤热解生成H_(2)的分子作用机理。研究结果表明:①不同升温速率下褐煤热解的最终失重率接近,升温速率越高反应越易进行;②20℃/min条件下褐煤热解气体产物最多,主要成分为CO_(2)、H_(2)等小分子气体,气体析出总量随升温速率的增大呈先增加后降低的趋势;③H_(2)的生成过程主要为脂肪链上的氢原子发生脱落,生成氢自由基,氢自由基之间再进行结合而生成H_(2)。结论认为,褐煤热解H_(2)析出过程分为3个阶段:第一阶段为约350~700℃,H_(2)缓慢生成,主要由脂肪链甲基C—H和羟基中的O—H键断裂后组合形成;第二阶段为700~900℃,H_(2)快速生成,主要与羧基官能团、脂肪烃结构以及吡咯结构中氢键断裂的反应有关;第三阶段为900℃以上,H_(2)大量生成,主要表现为芳香结构的氢自由基增多。 展开更多
关键词 先锋煤矿褐煤 煤热解 产氢过程 分子动力学 升温速率 热分析红外气质联用仪
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磷化镍修饰磷掺杂氧化镓可见光催化水分解产氢
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作者 杨博 吕功煊 马建泰 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第4期736-750,共15页
以Ga_(2)O_(3)半导体为前驱体,用浸渍加低温磷化法制备了P掺杂Ga_(2)O_(3)表面修饰Ni_(2)P光催化剂(x-Ni_(2)P/Ga_(2)O_(3)-P_(y),x代表Ni^(2+)和Ga_(2)O_(3)的物质的量之比,y代表NaH_(2)PO·H_(2)O与Ga_(2)O_(3)的物质的量之比)。5... 以Ga_(2)O_(3)半导体为前驱体,用浸渍加低温磷化法制备了P掺杂Ga_(2)O_(3)表面修饰Ni_(2)P光催化剂(x-Ni_(2)P/Ga_(2)O_(3)-P_(y),x代表Ni^(2+)和Ga_(2)O_(3)的物质的量之比,y代表NaH_(2)PO·H_(2)O与Ga_(2)O_(3)的物质的量之比)。5%-Ni_(2)P/Ga_(2)O_(3)-P_(6)催化剂展现出在纯水中光催化析氢的高活性,在430 nm光照下的光量子效率为0.22%。机理研究结果表明Ni_(2)P修饰和P掺杂扩展了催化剂的光响应范围,同时提升了载流子分离迁移效率,其长周期光催化反应稳定性明显优于未磷化催化剂。 展开更多
关键词 氧化镓 磷掺杂 磷化镍 光催化产氢
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绣球花状ZnIn_(2)S_(4)/CoWO_(4)S型异质结的构建及可见光催化产氢性能
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作者 赵玉彤 王仕凯 +5 位作者 赵福萍 陈志合 赵丽杰 张大凤 葛博 蒲锡鹏 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期81-91,共11页
通过合理设计异质结结构来加速光催化产氢反应在高效光催化材料的开发中发挥着不可或缺的作用.ZnIn_(2)S_(4)(ZIS)由于其优异的光电性能和较负的导带位置,在光催化产氢领域受到了广泛关注,但其仍存在严重的光生载流子复合和团聚问题.为... 通过合理设计异质结结构来加速光催化产氢反应在高效光催化材料的开发中发挥着不可或缺的作用.ZnIn_(2)S_(4)(ZIS)由于其优异的光电性能和较负的导带位置,在光催化产氢领域受到了广泛关注,但其仍存在严重的光生载流子复合和团聚问题.为此,首先通过理论计算预测了ZnIn_(2)S_(4)/CoWO_(4)(ZIS/CWO)S型异质结的能带结构及电子转移路径,并通过电子局域函数和电荷密度差分确定了异质结界面处的电子交换.随后,采用超声-搅拌-煅烧法将CWO纳米颗粒分散并负载到ZIS花球表面,获得了绣球花状ZIS/CWOS型异质结光催化剂.由于ZIS与CWO之间紧密的界面以及形成的内部电场,致使ZIS/CWOS型异质结的光生电子-空穴对得到了有效分离,进而提高了光催化产氢效率.同时,实验结果确定了S型异质结的形成和载流子的传输路径,揭示了光催化反应机理. 展开更多
关键词 光催化产氢 S型异质结 ZnIn_(2)S_(4) CoWO_(4) 理论计算
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Ag/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂的制备及其光解水产氢性能研究
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作者 王瑞 富笑男 +3 位作者 郭叶飞 张进峰 陈蓉 沈凡博 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期141-147,共7页
通过光沉积法制备了银含量不同的银/石墨相氮化碳(Ag/g-C_(3)N_(4))复合光催化剂。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、紫外-可见漫反射光谱仪等对其表面形貌、结构、化学组成及光学性能进行了表征和测试。结果表明:A... 通过光沉积法制备了银含量不同的银/石墨相氮化碳(Ag/g-C_(3)N_(4))复合光催化剂。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、紫外-可见漫反射光谱仪等对其表面形貌、结构、化学组成及光学性能进行了表征和测试。结果表明:Ag/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂主要由不规则的大块颗粒和许多大小、形状不一的小颗粒组成;Ag纳米颗粒的引入没有改变g-C_(3)N_(4)的晶体结构,Ag纳米颗粒以零价金属形式存在;Ag/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂紫外区光吸收性能显著提高;Ag纳米颗粒的引入有效地抑制了光生电子-空穴对的复合,同时也促进了电荷的迁移。光解水产氢实验表明,Ag含量不同的Ag/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂的产氢速率相比于g-C_(3)N_(4)都明显提升,且1%Ag/g-C_(3)N_(4)的产氢速率最高,达到了636.71μmol/(g·h),是g-C_(3)N_(4)产氢速率的8.9倍。 展开更多
关键词 石墨相氮化碳 银纳米颗粒 光解水 产氢 催化剂
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石墨相氮化碳复合材料催化分解水产氢研究进展
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作者 王斌 梁红玉 商丽艳 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期30-35,共6页
石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))具有特殊的能带结构和稳定的物理化学性能,可通过光照分解水产氢,但由于光生电子-空穴复合严重以及禁带宽度限制等问题,对于光的利用非常有限。将g-C_(3)N_(4)与其他光催化材料复合,可以降低电子-空穴的复合... 石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))具有特殊的能带结构和稳定的物理化学性能,可通过光照分解水产氢,但由于光生电子-空穴复合严重以及禁带宽度限制等问题,对于光的利用非常有限。将g-C_(3)N_(4)与其他光催化材料复合,可以降低电子-空穴的复合率并且拓宽吸收范围,从而提高光催化活性。介绍了g-C_(3)N_(4)复合材料的光催化产氢机理,综述了g-C_(3)N_(4)复合材料的制备方法及产氢性能,展望了未来g-C_(3)N_(4)复合材料的发展方向。 展开更多
关键词 光催化 石墨相氮化碳 复合催化剂 产氢
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硫取代氮增强g-C_(3)N_(4)光催化产氢性能 被引量:2
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作者 王海涛 余良浪 +2 位作者 江吉周 Arramel 邹菁 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第5期41-44,共4页
利用取之不尽的太阳能资源进行光催化水裂解制氢是缓解全球能源危机、实现碳中和战略的一项有前景的技术。石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))因成本低且稳定性高在光催化产氢领域备受关注。然而,纯g-C_(3)N_(4)存在表面积小、电子转移慢、光... 利用取之不尽的太阳能资源进行光催化水裂解制氢是缓解全球能源危机、实现碳中和战略的一项有前景的技术。石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))因成本低且稳定性高在光催化产氢领域备受关注。然而,纯g-C_(3)N_(4)存在表面积小、电子转移慢、光生载流子复合快等缺陷,产氢性能通常不佳。本研究通过直接热解硫酸铵和三聚氰胺混合物,成功实现硫物种对g-C_(3)N_(4)氮位点的原位取代,开发出一种高效的硫掺杂g-C_(3)N_(4) (S-g-CN)光催化剂。系列结构和光谱表征证实硫的成功掺杂。密度泛函理论的第一性原理计算表明S活性位对氢的吸附吉布斯自由能近乎为零(~0.26 eV),揭示S掺杂在优化H活性中间体吸附和解吸过程中起着重要作用。透射电子显微镜和原子力显微镜测试结果表明,S-g-CN具有超薄的纳米片状结构,其片层厚度约为2.5 nm。随后的氮气吸脱附等温线和光电化学性质测试结果表明,S掺杂不仅可显著增大g-C_(3)N_(4)比表面积,而且还能有效提高其光生电子-空穴对的转移、分离和氧化还原能力。得益于材料良好的结构特性,S-g-CN的光催化产氢速率高达4923 μmol·g^(-1)·h^(-1),是原始g-C_(3)N_(4)的28倍,超越诸多最近报道的其它S掺杂g-C_(3)N_(4)光催化剂。而且,S-g-CN的表观量子效率高达3.64%。本研究除了开发一种高效的光催化剂,还将为高性能g-C_(3)N_(4)基催化剂的设计提供有益借鉴。 展开更多
关键词 理论预测 硫掺杂 g-C_(3)N_(4) 产氢 光催化
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