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以甘油水混合物为介质,基于氰根桥联聚合物的Cu/Ni材料作为二氧化钛载体助催化剂用于光催化制氢的新见解

DOI:10.1016/j.ijhydene.2018.12.045 期刊:International Journal of Hydrogen Energy 出版年份:2018 更新时间:2025-09-23 15:23:52
摘要: 一种二维Cu/Ni基配位聚合物(CP-1)$0.7(C2H6O2)$1.6(H2O)(4,4'-联吡啶=1,3-二(4-吡啶基)丙烷)被证明可作为TiO2载体上潜在的析氢助催化剂,在紫外光下表现出催化活性。与原始CP-1和TiO2(P25)相比,CP-1/TiO2复合材料展现出显著的产氢能力,这表明其光催化性能与光生电子-空穴对的有效分离密切相关。研究人员测试了不同质量分数(2.5%、5%和7.5%)的CP-1在CP-1/TiO2复合材料中于5体积%甘油/水混合体系中的光催化产氢性能,其中5% CP-1/TiO2复合材料的产氢量最高,达到9.2 mmol h-1 g-1。通过循环伏安法、光致发光和漫反射/紫外-可见光谱研究揭示了其隐藏机制:在紫外光照射下,电子从TiO2导带转移至CP-1。CP-1不仅捕获二氧化钛导带电子,还作为助催化剂将质子还原为氢气。这些结果有望为未来开发高效、廉价的半导体光催化剂以实现太阳能制氢提供指导。
作者: Shaista Ibrahim,Youdong Cheng,Dan Zhao,Muhammad Arif Nadeem
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研究概述 实验方案 设备清单

研究以Cu/Ni基氰根桥联配位聚合物作为TiO2的助催化剂,在紫外光下增强甘油/水混合体系的光催化产氢性能。

CP-1/TiO2复合材料(尤其是5 wt%负载量时)能显著提升光催化产氢效率,这源于TiO2向作为质子还原助催化剂的CP-1实现了高效电子转移。该方法为太阳能制氢提供了一种无贵金属的替代方案,未来有望开发出更具成本效益的光催化剂。

该研究仅限于紫外光照射;可见光活性极低。高甘油浓度因溶液粘度增加而降低了氢气产量。镍位点在产氢中的确切机制尚不明确,需进一步研究。催化剂在工业条件下的可扩展性和长期稳定性尚未涉及。

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