石墨相氮化碳的改性及其在光催化制氢领域的研究进展

氢能作为21世纪最清洁的能源,备受关注。利用太阳能催化制氢,是绿色低碳制氢技术之一。石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))因其合适的电子能带结构、热稳定性好、经济、环保等优点,是光催化制氢领域研究热点,被认为是最具潜力的半导体光催化剂之一。通过对g-C_(3)N_(4)结构的改性,可改善其比表面积小、光谱响应范围窄、光生载流子复合率高等问题,提高光催化制氢效率。介绍了g-C_(3)N_(4)光催化机理及制备,g-C_(3)N_(4)的改性及其在光催化制氢领域的研究进展。其中3种改性方式包括能带结构调控、形貌调控和异质结的构建。基于以上,对未来研究工作的方向与前景进行了展望,可为开发高性能改性g-C_(3)N_(4)光催化剂分解水制氢提供参考。

CdS纳米颗粒修饰黑色Ti^(3+)/TiO_(2)纳米管用于高效光催化制氢研究

使用高效分级的半导体光催化剂进行光催化分解水产氢是解决目前面临的能源和环境危机的一个很有前景的策略。在这项工作中,通过阳极氧化法和NaBH 4氢化还原TiO_(2)纳米管阵列以及溶热法设计并制备立方稳态闪锌矿CdS NPs修饰于黑色Ti^(3+)/TiO_(2)纳米管的三元复合光催化剂。从扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)的分析结果中可以确认CdS NPs在Ti^(3+)/TiO_(2)纳米管中的负载情况。样品BTC-1∶1表现出较高的催化性能(氢气生成率为2.77mmol/(g·h),明显高于B-TiO_(2)和CdS,分别约13倍和3.6倍)。构建异质结可以拓宽可见光的响应范围,也可以分离电子-空穴对,同时保留较高的电子-空穴氧化还原电位用于光催化反应。该研究为制备高效光解水产氢材料提供了合理的设计。

NiS和Pt双助催化剂增强BaTiO_(3)纳米纤维光催化制氢性能

采用静电纺丝、水热和光沉积的方法制备了一种以Pt和NiS为助催化剂的BaTiO_(3)/Pt/NiS双异质结光催化剂。优化后的BaTiO_(3)/Pt/NiS样品的制氢速率最高为489μmol·h^(-1)·g^(-1),是纯物质BaTiO_(3)的2.5倍。这主要归因于BaTiO_(3)与Pt之间形成的肖特基结促进了光生电子的快速转移,以及BaTiO_(3)与NiS之间构建的p-n结实现了对光生空穴的高效捕获。光电化学测试结果进一步证实了BaTiO_(3)/Pt/NiS异质结光催化剂中的光生电子和空穴被高效分离,从而具有更高的分解水制氢性能。

电催化制氢领域英语的词句特征及汉译策略

电催化制氢作为新能源技术的一个重要方向,在新能源体系中扮演着核心角色。本文从词汇和语句层面分析了电催化制氢领域英语文本的语言特点,并探讨了该类型文本的汉译策略,助力科研人员对该领域英文文献的理解,以期促进国际技术交流与合作。Electrocatalytic hydrogen generation, as a vital direction in the new energy technology, plays a pivotal role in the evolving energy paradigm. The paper analyzes the linguistic characteristics of English texts in the field of electrocatalytic hydrogen production from both lexical and syntactic perspectives, and discusses the translation strategies for such texts into Chinese, aiming to assist researchers in comprehending English literature in this domain and thereby fostering international technological exchange and cooperation.

基于太阳能的大规模光电催化制氢技术研究与应用

光电催化制氢技术作为一种具有巨大潜力的清洁能源技术,正在成为能源转型的关键领域之一。文章着重探讨了光电催化制氢技术在太阳能大规模应用中的关键问题和解决策略。针对光电催化剂的设计与优化,强调了通过调控催化剂的结构和性能来提高制氢效率的重要性。同时对反应体系优化与工艺控制进行了讨论,强调了通过合理调节反应条件和实现自动化控制来提高制氢系统的效率和稳定性。进一步对储氢技术与系统集成进行了阐述,强调了构建完整的氢能产业链的关键性,以促进光电催化制氢技术的商业化应用和产业化进程。针对成本降低与市场推广进行了分析,强调了技术创新、政策扶持和市场推广等多方面措施在推动光电催化制氢技术大规模应用中的重要性。文章旨在为光电催化制氢技术的进一步发展和应用提供理论指导和实践借鉴,为推动清洁能源的可持续发展作出贡献。

染料敏化可见光催化制氢研究进展

染料敏化是拓展宽禁带光催化剂激发波长范围、有效利用太阳光中可见光部分的重要手段.本文介绍了染料敏化分解水制氢的基本原理,综述了染料敏化剂、基质或载体、染料与基质的相互作用、产氢助催化剂以及电子牺牲剂的研究进展.并对光敏化体系中电荷转移途径及稳定性问题进行了讨论.

ZnIn_(2)S_(4)/g-C_(3)N_(4)复合材料的制备及可见光催化制氢性能

采用水热方法制备了ZnIn_(2)S_(4)/g-C_(3)N_(4)复合材料,并通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、透射电子显微镜(TEM)和荧光光谱(PL)等手段对其结构和性能进行表征.结果表明,当ZnIn_(2)S_(4)的负载量为20%(质量分数)时,复合材料表现出最佳的光催化制氢性能,制氢速率可达到637.08μmol·g^(−1)·h^(−1),分别为纯ZnIn_(2)S_(4)和纯g-C_(3)N_(4)的4倍和37倍.其原因在于ZnIn_(2)S_(4)和g-C_(3)N_(4)之间具有紧密的异质结结构,两者有效的结合改善了组分的能带匹配和界面电荷转移,从而大幅增强了载流子的分离和迁移,进而提高光催化的性能.

Ag负载ZnS光催化剂的制备与光催化制氢

为实现光催化制氢,通过模板剂水热合成和浸渍还原法制备出Ag负载ZnS光催化剂.利用XRD、SEM和UV-vis对样品进行结构和光学性质表征,利用光催化分解Na2S+Na2SO3溶液制氢评价光催化性能.结果表明:在酸性条件下,模板剂质量浓度较低而硫源和锌源较多时,样品为棒状,主要以立方闪锌矿结构存在;反之,样品主要为球状,以纤维锌矿结构和闪锌矿结构共存.碱性条件下,样品成球状,以立方闪锌矿结构存在.EDS分析表明,少量的Ag负载到ZnS样品表面.实验中制备的样品A为混晶结构,其对应的吸收光谱红移最大,同时负载Ag有利于光生电子和空穴的分离,表现出最佳的光催化制氢性能.

NCDs/TiO_2复合材料的制备及其在太阳光下催化制氢的应用

采用溶剂热法,以乙腈为溶剂和葡萄糖为原料制备了粒径约4 nm的氮掺杂碳量子点NCDs。当激发波长从330 nm增加到470 nm,NCDs水溶液发射光谱出现红移。随后,将一定配比的NCDs、TiO2及5 m L超纯水超声混合60 min,并在80℃烘箱内陈化24 h,NCDs纳米颗粒成功地复合到TiO2(TiO2)表面。该方法有效地拓宽了TiO2吸收光谱的范围,并且减少了光生电子和空穴对,从而增强了TiO2的光催化制氢性能。实验结果表明:投料比为m(NCDs):m(TiO2)=15:85时,以甲醇为牺牲剂的反应体系光催化制氢效果最好,该复合材料具有一定的稳定性,循环三次使用后仍然有一定的光催化制氢性能。

金属纳米催化剂高效催化制氢概述

金属纳米催化剂由于其优异的催化性能、可控的微观结构等优点而备受关注。综述了从NH3BH3、N2H4及NaBH4等液相化学储氢材料中催化制氢的研究现状,并提出了金属纳米催化剂在催化制氢研究领域中存在的问题及以后的研究发展方向。

新型亲水性共轭聚合物的制备及光催化制氢性能

制备了聚({4,8-双[(2,5,8,11,14,17,20-七氧二十二烷-22-基)氧基]苯并[1,2-b∶4,5-b′]二噻吩}-交替-[2,5-二(噻唑-2-基)吡嗪])(P7O-2N-2N)和聚({4,8-双[(2,5,8,11,14,17,20-七氧二十二烷-22-基)氧基]苯并[1,2-b∶4,5-b′]二噻吩}-交替-[3,6-双(5-溴-2-噻吩基)-1,2,4,5-四嗪])(P7O-4N)2个亲水性共轭聚合物,通过调节主链含氮杂环上氮原子的位置,系统研究了主链结构对材料吸收光谱、能级、氢结合自由能及光催化性能的影响.研究发现,与P7O-2N-2N相比,P7O-4N表现出更强的链间聚集、更低的氢结合自由能及更好的光催化制氢性能.

木质纤维素快速热化学液化催化制氢研究的现状

氢能作为一种洁净的可再生能源,从长远看,它的发展可能带来能源结构的重大改变,是一种很有潜力的低污染或零污染的车用替代能源。加快木质纤维素深度化学降解液化理论与技术的研究步伐,在温和的条件下,高效地获得稳定的和高质量的液态氢源燃料,并研制与该新型液态氢源燃料相匹配的高活性、高选择性制氢催化剂和高效氢燃料电池,是推动我国氢能经济发展的当务之急。

TiO_2/Co_3O_4复合纳米颗粒的制备及其光催化制氢性能

通过碳辅助法和溶胶–凝胶法制备了具有可见光下光催化制氢性能的TiO_2/Co_3O_4复合纳米颗粒。采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM),以及紫外可见分光光度计表征了复合纳米颗粒的晶体结构、微观形貌和紫外–可见光谱吸收能力。结果表明,制备的复合纳米颗粒具有良好的晶型、结构以及紫外可见光吸收能力。实验测试了TiO_2/Co_3O_4复合纳米颗粒在模拟太阳光下的光催化制氢性能,并研究了其光催化制氢的可重复利用性。结果表明,在模拟太阳光照射下,该复合纳米颗粒催化纯水产生氢气的速率约为8.25μmol/(g·h),且该复合纳米颗粒具有良好的可重复利用性。

石墨烯负载Pt-Pd催化剂的制备、催化制氢性能及机理研究

以氧化石墨烯为载体,采用乙醇共还原法制备了石墨烯负载Pt-Pd双金属纳米催化剂,并将其用于催化碱性硼氢化钾(KBH_4)水解制氢研究.采用X射线衍射(XRD)分析和透射电子显微镜(TEM)等手段表征了催化剂的微观形貌和结构,发现当金属催化剂中Pt/Pd摩尔比为1∶1时,Pt-Pd双金属催化剂颗粒可均匀地负载于石墨烯载体表面,而且粒径比单金属催化剂和其它组成的双金属催化剂粒径更小,约为5.6 nm.将该催化剂用于催化碱性条件下KBH_4水解制氢实验,结果表明,金属催化剂的化学组成对其催化性能有明显影响,当Pt/Pd摩尔比为1∶1时其催化活性高于其它化学组成(Pt/Pd摩尔比为4∶1或1∶4)的Pt-Pd双金属催化剂,催化活性可达4380 mol_(H2)·mol_M^(-1)·h^(-1),比Pt单金属催化剂活性提高约52%,为Pd单金属催化剂活性的4倍.通过催化反应动力学研究发现,Pt-Pd双金属催化剂催化KBH_4水解制氢反应的活化能约为20.90k J/mol,催化剂具有较佳的耐久性,连续使用3次后催化效率仍可达首次催化反应效率的83%.利用密度泛函理论研究了催化剂催化KBH_4水解反应的机制,发现双金属纳米催化剂可以明显降低硼氢化物水解反应决速步骤基元反应的势垒,从而显著提高催化剂的催化活性.

Pt/TiO_2光催化制氢的初步研究

对无氧条件下Pt/TiO_2光催化重整甲醇制氢的基本步骤进行简化,在同一体系中进行了光催化剂的合成和光催化制氢的两步反应。基于正交设计法对该复杂体系进行了分析,得到Pt载量、甲醇/水体积、灯距、前反应时间这4种影响因素的3个不同水平对放氢速率的影响。确定了最佳实验条件为Pt载量0.5％(mol)、甲醇/水体积比5:1、灯距12 cm、前反应时间3h。分析结果表明,Pt载量对放氢速率的影响最大。实验获得的最高放氢速率为5.84 ml·h^(-1)·g^(-1)。

原料和焙烧温度对TiO_2光催化制氢活性的影响

使用不同的反应物组成、经不同温度焙烧后制备了4个系列的TiO2样品.通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)及N2吸附等技术对其进行表征,考察了样品的光催化分解水制氢活性.结果表明,TiO样品的组成、粒径、比表面积、结晶度和粒子分散性随着反应物组成和焙烧温度的改变而改变,而它们又与催化剂的光催化活性紧密相关.Ti[OCH(CH3)2]4,(CH3)2CHOH,HCl作为反应物有利于小粒径、大比表面积、较好粒子分散性的TiO2的制备,而且相对于CH3CH2OH,(CH3)2CHOH作为溶剂提高了锐钛矿-金红石的相变温度.所有样品中,以Ti[OCH(CH3)2]4-(CH3)2CHOH-HCl-H2O为原料、500℃焙烧制备的TiO2样品具有最高的光催化制氢活性.

太阳能光催化制氢反应体系及其材料研究进展

光催化制氢是利用太阳能获取氢能的重要途径,是当前研究热点。长期以来,人们致力于各种新型可见光光催化制氢材料的研究并取得较大进展。反应体系的设计和选择是实现高效光催化制氢和能否走向工业化的核心问题之一,因此,近年来研究者开始对光催化制氢反应体系加大研究。光催化制氢主要有非均相光催化制氢(HPC)和光电催化制氢(PEC),不同的体系具有各自的优缺点和应用范围。重点介绍光催化制氢半反应、光催化完全分解水和光电催化分解水3种主要反应体系,分析各种反应体系的特点,阐述各个体系涉及的光催化材料的发展进程,并展望太阳能光催化制氢研究前景,其中,新型高效的PEC-PV(光伏)耦合光化学转化系统有望为光解水制氢实现工业化提供一种重要的发展途径。

模板法制备石墨型氮化碳及其光催化制氢性能研究

石墨型氮化碳(g-C_3N_4)因独特的禁带宽度(2.7 e V)、较高的太阳能利用率、较强的热稳定性和化学稳定性被认为是较好的光催化剂,以g-C_3N_4为催化剂利用太阳能光解水制氢对解决能源和环境问题具有重要意义。以SBA-15为模板通过热分解制备g-C_3N_4,通过X-射线衍射图谱、元素分析、X-射线光电子能谱、紫外可见吸收光谱、荧光光谱等对其结构进行了表征,并测定了其光催化制氢性能。结果表明,模板法制备的g-C_3N_4具有较好的光催化制氢性能,经过25h光催化反应后,其制氢速率达到108.3μmol·h^(-1)。

修饰NADH模拟物的金属-有机三元环光催化制氢

将含有不同还原型烟酰烟腺嘌呤二核苷酸(NADH)活性中心模拟物的有机配体H_(2)L^(1)和H_(2)L^(2)与钴离子配位自组装获得2例具有氧化还原活性且带有正电荷的金属-有机大环Co-L^(1)和Co-L^(2)。选择阴离子型钌基光敏剂[Ru(dcbpy)_(3)]^(4-)(dcbpy=2,2′-联吡啶-4,4′-二羧酸)作为光敏中心,金属-有机大环结构作为质子还原催化剂,通过静电作用力将光敏中心封装在其空腔内部以加速光诱导电子转移(PET)过程,构建了人工光合成体系并应用于光解水制氢研究。相比于未修饰NADH模拟物的金属-有机大环Co-L^(3)以及未修饰NADH模拟物但配位环境相同的单核催化剂Co-L^(4),由Co-L^(1)和Co-L^(2)构建的金属-有机大环主客体超分子体系的光催化产氢效率分别提高1.6和6倍,可能是由于NADH活性中心模拟物的引入以及主客体超分子体系的形成有利于光敏中心与催化中心之间的光致电子转移过程。

硫化镉纳米晶的表面缺陷及钯修饰对光催化制氢性能的影响

化石能源的过度消耗以及由此带来的环境问题日渐突出,开发利用可再生新能源迫在眉睫,近年来氢气被认为是一种清洁替代能源。自从发现利用TiO2光催化分解水制氢(PHER)1以来,半导体光催化剂制氢技术的开发已经受到人们的极大关注2,3。金属硫化物(这里主要指ds区和p区金属)一般拥有较窄的带宽以及合适的导带位置,对太阳光谱的响应较强4。