反蛋白石结构的g-C_(3)N_(4)可控合成及其优异的光催化产氢性能

日渐严重的能源短缺和环境失衡问题已经阻碍了人类社会的进一步和长远可持续发展。能够将太阳能转化为可储存化学能的半导体基光催化技术被广泛的理解为一种经济和清洁的解决方式,比如光催化分解水。虽然被认为是有前途的光催化剂,g-C_(3)N_(4)低的比表面积极大地限制了其光催化性能。大孔-介孔结构可以为物质的传输和光的充分利用提供有效通道,从而提高光催化反应效率。本文中,具有反蛋白石(IO)结构的g-C_(3)N_(4)合理地通过紧密堆积的SiO_(2)作为模板来制备得到。并且显示出超高比表面积(450.2 m~2·g^(-1)),表现出更好的光催化产氢速率(21.22μmol·h^(-1)),约为体相g-C_(3)N_(4) (3.65μmol·h^(-1))的六倍。相对于体相g-C_(3)N_(4),IO g-C_(3)N_(4)表现了更好的可见光吸收能力,这得益于3D多孔结构的多重光散射效应。同时,较低的荧光强度、更长的荧光寿命、更小的Nyquist半圆环和更强的光电流响应协同地抑制了光生载流子的复合,降低了界面电荷传输的电阻,促进了光生电子的形成。此外,氮空位的存在能够增强局部电子密度,氮气吸-脱附测试揭示了IO g-C_(3)N_(4)中存在丰富的中孔和大孔,高比表面积暴露更多的活性边界和催化中心。正如光学性质、电子顺磁共振和电化学表征结果所揭示的那样,那些有利因素,包括增强的光利用率、提高的光生电荷的分离、延长的荧光寿命都赋予具有反蛋白石结构的IO g-C_(3)N_(4)优越的光催化性能。这项工作为结构设计和光催化性能调制做出了重要贡献。

MnO_2晶相对耗氧反应的催化性能的影响（英文）

研究同种物质不同晶相材料的催化性能对于遴选最佳的催化剂十分重要.本文利用Mn^(2+)的氧化反应制备了高纯度的不同晶相MnO_2(α,β,γ,δ相),通过苯甲醇耗氧氧化成苯甲醛的反应对其催化性能进行了评估.结果显示,在相同条件下,α-MnO_2催化该反应的产率最高.如果用表面积归一化产率,则δ-MnO_2具有最高的面积比活性,而α-MnO_2的却最低.不同晶相导致的不同微观结构决定了它们的催化性能.经过多次催化反应后,只有α-MnO_2的成分和形貌均未改变,显示出最高的催化稳定性.因此提出了一种基于Mars-van Krevelen过程的可能的反应机理.此工作可为发展有效的耗氧氧化反应催化剂提供有利支持.