編號(hào)：CYYJ02142
篇名：MOF衍化TiO2修飾石墨相氮化碳的光催化性能研究
作者：趙新宇 何芳 師春生 閆德道 王晨露
關(guān)鍵詞： 石墨相氮化碳 二氧化鈦 金屬有機(jī)框架 光催化制氫
機(jī)構(gòu)： 天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 天津大學(xué)先進(jìn)陶瓷與加工技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 天津市材料復(fù)合與功能化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
摘要： 石墨相氮化碳(g-C3N4)材料是一種極具潛力的有機(jī)光催化材料,尤其是在可見光驅(qū)動(dòng)的光催化分解水制氫方面的應(yīng)用.然而,較差的光生載流子分離效率嚴(yán)重制約了其光催化活性.選擇TiO2作為修飾材料,在g-C3N4表面構(gòu)建合理的異質(zhì)結(jié)構(gòu)可以有效解決該問題,但需要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì).本文通過較為簡(jiǎn)單的工藝過程,以金屬有機(jī)框架材料(MOFs)為犧牲模板,制備MOF衍化TiO2修飾的g-C3N4復(fù)合光催化劑.制得的MOF衍化TiO2的比表面積大,約為124.5 m^2/g,并由銳鈦礦相/金紅石相兩相混合組成,這會(huì)有效增加光催化劑的光生電子分離效率,并提供更多的催化反應(yīng)活性位點(diǎn).通過XRD、SEM、TEM、UV-Vis、PL等表征手段,對(duì)材料的物相及相關(guān)的光譜學(xué)、電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)的表征,并通過成分調(diào)控確定了優(yōu)化工藝參數(shù).通過相關(guān)表征結(jié)果可以看出,MOF衍化TiO2修飾的g-C3N4復(fù)合光催化劑隨著TiO2的負(fù)載量提高而表現(xiàn)更好的載流子分離效率,但其可見光響應(yīng)會(huì)隨之降低.因此,存在一個(gè)最優(yōu)的負(fù)載量可以均衡二者的影響,從而表現(xiàn)出最高的光催化活性.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的光催化劑,其光催化制氫活性在可見光(λ≥420 nm)驅(qū)動(dòng)下體現(xiàn)了最高的制氫速率,達(dá)836μmol/(g·h).實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:由MOF衍化TiO2與g-C3N4構(gòu)建的異質(zhì)結(jié)構(gòu)可以有效地抑制光生載流子的復(fù)合,從而顯著提高光催化分解水制氫的性能.
