Ni1-xFexOOH/掺杂g-C3N4/TiO2纳米复合材料的光电化学性能与界面反应动力学研究

基本信息
批准号:51602120
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:张晓凡
学科分类:
依托单位:黄河科技学院
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张守仁,常彬彬,司玉冰,孔维倩,何广莉
关键词:
助催化剂动力学掺杂gC3N4光电化学界面反应
结项摘要

One of the most popular research for hydrogen production with solar water splitting is the preparation of highly efficient and stable photoelectric catalysts and their interface reaction kinetics problems . Based on our previous research work, the construction of doped g-C3N4 and Ni1-xFexOOH co-modified titanium dioxide is proposed because of the drawbacks of titanium dioxide, including a slow interface reaction rate and low photoelectric conversion efficiency. A higher photoelectric conversion efficiency of the photoelectric catalyst is obtained by optimizing the preparation conditions and taking fully advantage of these merits, which includes the layered structure and special photocatalytic properties of g-C3N4, and the promoting the interfacial reaction of Ni1-xFexOOH. We will explore simultaneously the mechanism of the co-catalyst Ni1-xFexOOH and the interface reaction kinetics of the photo-generated carriers, and also quantitatively analyze the interface charge transfer rate constant of the photo-electrode. All these research are based on the feedback working mode and the in-situ monitoring system of scanning electrochemical microscopy. This project intends to solve the critical issue of a slow interface reaction rate and low photoelectric conversion efficiency of titanium dioxide. The mechanism of the charge transfer in the interface and its influencing factors would be investigated, and the associated problems between the modified materials and charge transfer in the interface of the photo-electrode would be explored. This study will provide new ideas for designing and preparing the materials with high performance, which has important guiding significance in theory.

高效、稳定光电催化剂及其界面反应动力学是目前太阳能分解水制氢领域的研究热点。基于前期研究基础,针对二氧化钛存在光电转换效率低和电极界面氧化反应速率慢等缺点,我们提出了构建掺杂g-C3N4和Ni1-xFexOOH共修饰二氧化钛的方案。利用掺杂g-C3N4的层状结构和光催化特性,以及Ni1-xFexOOH促进界面反应的优势,并通过优化工艺条件,最终获得高光电转换效率的复合型光电催化剂。借助扫描电化学显微镜原位监测电极界面反应的优势,揭示助催化剂Ni1-xFexOOH的作用机制,重点研究光生载流子在复合光阳极界面上的转移动力学过程,并定量分析复合光阳极催化界面电荷转移速率常数。本项目拟解决二氧化钛光电转换效率低和界面反应速率低等关键问题,研究光电催化界面电荷转移物理机制及其影响因素,发掘修饰剂与光电极界面电荷转移之间的关联问题,为高性能光电极材料的设计和制备提供新思路,具有重要的理论指导意义。

项目摘要

开发高效、稳定的光电催化剂,研究界面反应动力学和催化剂的作用机制一直是太阳能分解水领域的研究热点和难点,本项目制备了一系列以二氧化钛纳米棒(TiO2 NRs)为基底的复合光电极,主要包括硼掺杂氮化碳修饰二氧化钛纳米棒,金和磷掺杂氮化碳共修饰二氧化钛纳米棒,碳点和氮化碳共修饰二氧化钛纳米棒,Ni1-xFexOOH修饰二氧化钛纳米棒等复合光电极,并研究了这些复合光电极的光电催化分解水性能。作用机制研究方面,我们利用扫描电化学显微镜研究了碳点和氮化碳共修饰二氧化钛纳米棒复合光电极的光电催化活性提高的作用机制,并利用强度调制光电流谱技术研究了Ni:FeOOH增强光电催化分解水性能的作用机制。基于材料设计思路和作用机制研究,我们还拓展了研究内容,制备了石墨烯修饰镍掺杂羟基氧化铁并研究了其电催化/光电催化分解水的性能。此外还研究了助催化剂Ni:FeOOH在光电催化分解水领域的普适性。这些研究成果为构筑高性能光阳极材料和研究界面反应动力学提供了良好的设计思路和技术途径。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

敏感性水利工程社会稳定风险演化SD模型

敏感性水利工程社会稳定风险演化SD模型

DOI:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2021.04.003
发表时间:2021
3

生物炭用量对东北黑土理化性质和溶解有机质特性的影响

生物炭用量对东北黑土理化性质和溶解有机质特性的影响

DOI:10.19336/j.cnki.trtb.2020112601
发表时间:2021
4

内质网应激在抗肿瘤治疗中的作用及研究进展

内质网应激在抗肿瘤治疗中的作用及研究进展

DOI:10.3969/j.issn.1001-1978.2021.12.004
发表时间:2021
5

煤/生物质流态化富氧燃烧的CO_2富集特性

煤/生物质流态化富氧燃烧的CO_2富集特性

DOI:10.11949/j.issn.0438-1157.20180900
发表时间:2018

张晓凡的其他基金

批准号:11904269
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

石墨烯/有序TiO2纳米管阵列功能复合材料的制备及其光电化学性质研究

批准号:21003111
批准年份:2010
负责人:陈达
学科分类:B0205
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
2

新型纳米MnO2/TiO2复合材料光电反应机制与光阴极保护研究

批准号:51202229
批准年份:2012
负责人:王爱萍
学科分类:E0205
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

新型TiO2同质异构纳米有序阵列的制备、掺杂及其光电性能研究

批准号:11105047
批准年份:2011
负责人:卢红兵
学科分类:A3003
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

g-C3N4/碳纳米管双层复合薄膜的制备及光电化学性能研究

批准号:51772261
批准年份:2017
负责人:赵元春
学科分类:E0207
资助金额:60.00
项目类别:面上项目