增强型TiO₂-TiN纳米颗粒复合材料的可见光催化产氢性能

摘要： 金属氮化物因其物理和光学特性在能源应用方面具有潜力。研究人员通过甲醇重整法探究了氮化钛（TiN）与二氧化钛（TiO?）纳米颗粒复合材料的析氢（H?）光催化活性。采用纳米级TiO?与TiN的物理混合方法，以避免热制备过程中出现的氧氮化物形成和颗粒团聚现象。这种便捷的TiO?与TiN组合在紫外/可见光共同照射下展现出显著的协同效应（TiO?-TiN复合材料产氢率达9.4 μmol/h，纯TiO?为1.8 μmol/h）。仅用紫外光照射时也观察到与复合光照相近的增强因子，表明该复合材料活性的提升主要源于紫外驱动的光催化作用。单独可见光照射未显示活性/增强效果，但在紫外与紫外/可见光交替照射时出现轻微增强，暗示TiN等离子体效应的贡献。我们推测这种等离子体贡献依赖于TiO?的带隙激发，这会降低TiO?/TiN界面的能带弯曲程度，从而促进TiN中的热电子从界面迁移并用于析氢反应。