首頁 > 期刊 > 自然科學與工程技術 > 工程科技I > 化學 > 催化學報 > 鹽酸處理制備高結晶氮化碳及其增強光催化產氫活性 【正文】
摘要:由于氫氣燃燒具有高能量和零污染的優點,氫能一直被認為是解決環境污染和全球能源危機問題的新能源.而光催化劑可以將太陽能轉化為氫能,是目前制氫最理想的方式.近年來,研究者們的目光已經轉向非金屬光催化劑,其中氮化碳光催化劑因其化學穩定性好、成本低和無毒性而備受關注.但是傳統的利用含氮前驅體通過熱聚合得到的氮化碳呈無定形或半結晶結構,導致其光催化活性很差.而熔鹽法制備的結晶氮化碳(CCN)則具有優異的光催化產氫性能.但是,熔鹽法得到的CCN依然沒達到理想的結晶度.在本文中,我們用鹽酸(HCl)洗滌處理熔鹽法制備的產物,進一步提高了CCN的結晶度.結果表明,隨著鹽酸水溶液濃度的增加,制備樣品的結晶度增大,在鹽酸濃度為0.1 mol/L時,樣品結晶度達到最大值.這是因為鹽酸水溶液可以去除CCN末端氨基中的一些鉀離子,導致聚合位點被釋放,所以進一步提高了樣品的結晶度.而當鹽酸濃度進一步提高到0.2 mol/L時,氮化碳結構因為過高的鹽酸濃度被破壞,導致結晶度反而下降.以0.1 mol/L鹽酸水溶液處理得到的0.1HCCN樣品具有良好的光催化產氫性能,在以三乙醇胺為犧牲劑時,其光催化產氫速率達到683.54μmol h^-1 g^-1,在420 nm處的量子效率為6.6%,光催化產氫速率分別是CCN和塊狀氮化碳的2倍和10倍.光催化活性的提高主要有兩個原因:樣品結晶度的提高和鉀離子嵌入xHCCN樣品的中間層.其中,樣品結晶度的提高可以減少樣品中的表面缺陷以及破壞結構中的氫鍵,從而增加了光生載流子的遷移,減少了電子空穴對的復合位點,這都非常有利于光催化反應的進行.而插入到xHCCN中間層的鉀也促進了光生電子的轉移.這是因為橋連的氮原子(N1)并不會被激發產生光生電子,因此抑制了光生電子在七嗪單元之間的遷移,而插入到xHCCN中間層的K可以增加電子的離域性,延
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