新型PtPd合金纳米颗粒修饰g-C3N4纳米片以提高可见光照射下光催化产氢活性

编号：NMJS06858

篇名：新型PtPd合金纳米颗粒修饰g-C3N4纳米片以提高可见光照射下光催化产氢活性

作者：肖楠 李松松 刘霜 徐博冉 李延东 高旸钦 戈磊 卢贵武

关键词： g-C3N4纳米片 PtPd合金纳米颗粒 产氢 光催化

机构： 中国石油大学 中国石油大学

摘要： 石墨相氮化碳(g-C3N4)纳米片因其廉价、易得、无毒等优点而在光催化领域被广泛应用和研究.但单一的g-C3N4存在光生电子与空穴易复合等缺陷,而助催化剂的存在可以促进电荷转移,延长载流子寿命,从而提高光催化性能.本文通过合成PtPd双金属合金纳米颗粒作为助催化剂,对g-C3N4纳米片光催化剂进行修饰以提高可见光照射下的光催化产氢速率.g-C3N4是以尿素为原材料,通过高温热缩聚和热刻蚀的方法合成,PtPd/g-C3N4复合光催化剂通过化学还原沉积法合成.对所获得的复合光催化剂进行了XRD测试并将结果与PdPt标准卡片进行了对比,结果表明,各峰的位置都能有较好的对应,说明成功合成了PdPt.采用TEM对PtPd/g-C3N4的形貌进行观察,发现g-C3N4呈薄片状,且PdPt颗粒较为均匀地分布在其表面.XPS测试发现,PtPd/g-C3N4复合样品中Pt和Pd元素的峰值较Pt/g-C3N4和Pd/g-C3N4均发生0.83eV的偏移,进一步说明合成了PtPd双金属合金纳米颗粒.DRS测试表明,g-C3N4的带隙宽度为2.69eV,而PtPd双金属合金纳米颗粒的负载有效地减小了禁带宽度,从而提高了光催化剂对光的利用率.光催化产氢性能实验发现,当g-C3N4负载PtPd双金属合金纳米颗粒后,光催化产氢速率大幅度提高,其中负载量为0.2wt%的PtPd/g-C3N4复合光催化剂的产氢速率最高,为1600.8μmolg–1h^–1,是纯g-C3N4纳米片的800倍.向光催化体系中添加10gK2HPO4后,产氢速率提高到2885.0μmolg–1h^–1.当二元合金中Pt:Pd比为1:1时,PtPd/g-C3N4复合光催化剂上的产氢速率最高,分别是Pt/g-C3N4和Pd/g-C3N4上的3.6倍和1.5倍.另外,在420nm处量子效率为5.5%.PtPd/g-C3N4复合光催化剂还表现出很好的稳定性,能够在完成4次光催化实验循环后仍然保持其良好的光催化活性.对PtPd/g-C3N4复合光催化剂进行了一系列光电化学表征.PL结果表明,PtPd/g-C3N4复合光催化剂与纯g-C3N4相比荧光强度减弱,说明PtPd/g-C3N4