Preparation and photocatalytic hydrogen production performance of N-g-C3N4/CoS2 composites
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摘要:
氮化碳(CN)是目前最具发展前景的非金属催化剂之一，但由于其特殊的电子结构导致分子内载流子分离效率较差，其光催化活性不理想。为了改善其光催化性能，首先以尿素和柠檬酸为原料，利用高温缩合方法得到N掺杂的g-C3N4 (NCN)。然后通过光沉积的方法成功制备了CoS2修饰的NCN光催化复合材料(NCN/CoS2)。CoS2的引入有效增强了氮化碳的光生载流子分离效率。同时N的掺杂有效调控氮化碳的带隙，拓宽了氮化碳的可见光响应范围。光催化产氢结果显示，在可见光照射(λ>420 nm)下，NCN/10CoS2复合材料具有最佳的光催化产氢性能(73.8 μmol·g−1·h−1)，分别为NCN (15.0 μmol·g−1· h−1)和CN/10CoS2 (7.1 μmol·g−1· h−1)的4.9和10.4倍。
Abstract:Carbon nitride (CN) is one of the most promising non-metal catalysts currently, but its photocatalytic activity is not ideal due to its poor carrier separation efficiency within molecules caused by its unique electronic structure. In order to improve its photocatalytic performance, N-doped g-C3N4 (NCN) was firstly prepared by high temperature condensation method using urea and citric acid as raw materials. Then, the CoS2-modified NCN composites (NCN/CoS2) were successfully prepared by photodeposition. The introduction of CoS2 effectively enhances the photogenerated carrier separation efficiency of carbon nitride. At the same time, N doping effectively regulates the band gap of carbon nitride and broadens the visible light response range of carbon nitride. The photocatalytic hydrogen production results show that under visible light irradiation (λ>420 nm), the NCN/10CoS2 presents the best photocatalytic hydrogen production performance (73.8 μmol·g−1·h−1), which is 4.9 and 10.4 times higher than that of NCN (15.0 μmol·g−1·h−1) and g-C3N4/10CoS2 (7.1 μmol·g−1·h−1), respectively.
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Keywords:
- g-C3N4 /
- N-doping /
- CoS2 /
- photocatalysis /
- hydrogen production
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g-C3N4作为一种非金属聚合物有机半导体，因其优异的光吸收性能和可调的带隙结构引起了人们的广泛关注[1]。然而，体相g-C3N4的可见光利用率低、光生载流子分离率低以及活性位点少等缺点，造成其光催化性能不尽人意[2]。研究者通过构建异质结[3-7]、提高结晶度[8-10]、元素掺杂[11]和形貌调控[12]等方法改善其催化性能。其中将非金属N原子掺杂到g-C3N4中，不仅能增强可见光的吸收，还可增强面内离域，促进载流子的分离和转移，从而改善光催化效率[13]。Jiang等[14]通过共聚法合成了N掺杂的g-C3N4，实现了高效光催化降解四环素。但是，仅依靠单一的改性手段难以获得更佳的光催化效果。研究发现，在半导体表面负载助催化剂能促进电子的转移。在先前报道的工作中使用的大多数助催化剂是贵金属[15-16]，如Pt、Au和Pd，但是其成本比较高，限制了其工业化应用，因此寻找高效、低成本的无贵金属助催化剂是当前研究的热点。研究表明过渡金属硫化物CoS2具有成本低、低电阻率、良好的化学稳定性等优势，被认为是一种很有前途的助催化剂[17-18]。
本文通过高温缩合结合光沉积的方法成功制备了CoS2修饰的氮掺杂氮化碳复合光催化材料(NCN/CoS2)。通过XRD、FTIR、XPS、TEM、BET、UV-Vis、PL和电化学测试等方法对光催化剂进行一系列表征。N的掺杂和CoS2负载有效增强了氮化碳的可见光吸收和光生载流子分离效率。光催化产氢结果显示，NCN/CoS2的产氢性能得到明显提升。
1. 实验材料及方法
1.1 原材料
实验所用试剂均为分析纯。所有实验均使用去离子水。尿素、柠檬酸、乙酸钴、硫脲、无水乙醇、三乙醇胺，国药集团化学试剂有限公司。
1.2 光催化剂的制备
g-C3N4和N-g-C3N4光催化剂的制备：用分析天平准确称取10 g尿素与10 mg柠檬酸，研磨均匀后置于坩埚中，在马弗炉(ECF1-6-14，上海广益高温技术实业有限公司)中以2℃/min升温到550℃，保温3 h，冷却至室温后取出，得到N-g-C3N4 (NCN)。g-C3N4的制备过程与N-g-C3N4相同，除了在坩埚中不加柠檬酸，得到产物记为CN。
NCN/CoS2复合材料的制备：首先将10 mL不同浓度的Co(CH3COO)2溶液、10 mL硫脲水溶液(15.2 mg/mL)、40 mL无水乙醇和40 mL超纯水加入到反应器中，搅拌30 min后，将200 mg NCN加入到上面的混合液中。对该系统抽真空以排出空气，然后用300 W的氙灯照射20 min。最后，将产物抽滤，分别用水和乙醇洗涤3次，然后在60℃下真空干燥，得到不同比例的NCN/CoS2，记为NCN/xCoS2，x表示加入乙酸钴的浓度，分别为5、7、10、13、15 mg/mL，具体见表1。
表 1 乙酸钴的浓度对应的样品名称Table 1. Sample names corresponding to cobalt acetate concentrationsSample Cobalt acetate concentration/(mg·mL−1) NCN/5CoS2 5 NCN/7CoS2 7 NCN/10CoS2 10 NCN/13CoS2 13 NCN/15CoS2 15 CN/10CoS2 10 CN/10CoS2材料的制备：除了用CN来替代NCN以外，CN/10CoS2的制备流程和NCN/10CoS2相同。
1.3 样品的表征
采用日本理学Uitima IV型X-射线衍射仪对样品的物相结构进行分析；采用安捷伦科技中国有限公司的FTIR-2000型傅里叶变换红外光谱仪对样品的官能团结构进行表征；采用美国Thermo Scientific K-Alpha型X-射线光电子能谱仪对样品的化学组成和元素价态进行分析；采用日本日立Regulus 8100型透射电镜观察样品的表面微观形貌；利用美国康塔仪器有限公司的Autosorb iQ型吸附分析仪对样品的低温氮吸附-脱附性质进行表征。
1.4 光电化学测试
采用安捷伦科技中国有限公司Cary-5000型紫外-可见分光光度仪对样品光吸收性能进行分析；采用日本日立F-4600型荧光光谱仪对样品荧光性能进行分析，激发波长设置为380 nm。
以Na2SO4为电解质溶液，将300 W氙灯作为光源，采用上海辰华公司生产的CHI-600E型电化学工作站对样品的光电性能进行测试。
1.5 光催化产氢性能测试
采用北京中教金源科技有限公司CEL-SPH2N型光解水系统对样品的产氢性能进行检测。首先将90 mL水和10 mL三乙醇胺加入反应器中，再将50 mg样品置于反应器中，搅拌30 min后，启动真空泵抽气15 min，使系统处于真空状态。打开冷凝水，打开氙灯，用420 nm的截止滤光片获取可见光。气相色谱仪每隔1 h自动采样一次，共取样4次，记录数据并对产氢性能进行分析。
2. 结果与讨论
2.1 样品的结构和形貌分析
通过X-射线衍射仪对样品的物相结构进行表征，结果如图1所示。从图中可看出，CN在13.1°和27.2°处呈现出两个衍射峰，对应于石墨相氮化碳的(100)和(002)面[1]。与CN相比，NCN中(002)面位置发生了右移，出现在27.6°处，这是N掺杂到g-C3N4晶格中导致的结果[13]。而NCN和NCN/CoS2的衍射峰位置没有发生明显改变，表明CoS2以负载的形式与NCN相结合。另外，在复合材料NCN/CoS2的XRD图谱中没有观察到CoS2的存在，表明CoS2物相可能是以无定形的形态存在的[18]。
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图 1 氮化碳(CN)、N掺杂的g-C3N4 (NCN)和NCN/CoS2的XRD图谱Figure 1. XRD patterns of carbon nitride (CN)、N-doped g-C3N4(NCN) and NCN/CoS2通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对样品官能团结构进行表征，结果如图2所示，样品在810 cm−1处的吸收峰为三嗪结构的伸缩振动峰。在
1200 ~1650 cm−1区域的吸收峰属于芳香杂环C─N骨架振动、七嗪杂环单元的N─(C)3和C─N─H的伸缩振动[19]。3000 ~3400 cm−1区域的吸收峰属于O─H和N─H的伸缩振动[20]。另外，从图中可以看出，CN和NCN的FTIR图谱没有明显差异，这也说明NCN仍然保留了CN的分子结构。400~700 cm−1和3000 ~3400 cm−1区域内峰的微小变化表明在CN中成功掺杂了N元素[13]。与NCN相比，NCN/10CoS2复合材料的红外特征吸收峰所处位置未有明显的变化，这表明CoS2的沉积并未改变纯NCN的骨架结构，与XRD分析结果相一致。利用XPS进一步分析CN和NCN/10CoS2的表面化学组成和元素的化学状态，结果如图3和表2所示。图3(a)显示了C1s能谱的两个峰，其结合能分别为284.8 eV和288.2 eV。288.2 eV处的峰归属于CN芳香结构中(N=C—N) sp2杂化的碳[21]，284.8 eV处的峰归属于CN的石墨C—C键。图3(b)为N1s的能谱图，它可分为398.5、399.7、401.0和404.3 eV的4个峰，分别归属于CN的三嗪环(C=N—C)、叔氮N—(C)3、氨基(C—N—H)和C=N共轭结构[22-23]。与CN相比，NCN/10CoS2的结合能呈现出明显的正位移，表明氮的掺杂和CoS2的沉积导致了CN中的电子密度降低。另外从表2中可以看出，与CN中的C/N原子百分比(0.75)相比，NCN/10CoS2中C/N比(0.64)有所降低，进一步证明了N掺杂到g-C3N4中。与XRD和FTIR分析结果相一致。图3(c)为Co2p能谱，其中两个典型的峰值分别为780.6 eV和796.9 eV，对应Co2p3/2和Co2p1/2，它们相应的卫星峰位于785.1 eV(Co2p3/2)和802.9 eV(Co2p1/2)，这表明钴元素具有+2价[17]。图3(d)为S2p的能谱，162.1和163.4 eV处的两个峰，分别对应于S2p3/2和S2p1/2，表明复合样品中存在S−态[24]，而在168.0 eV出现的峰是部分硫氧化的结果造成的[25]。通过以上分析可知成功的制备了NCN/10CoS2复合材料。
表 2 CN和NCN/10CoS2中的C/N原子比Table 2. C/N atomic ratio of CN and NCN/10CoS2Sample C/at% N/at% C/N CN 42.77 57.23 0.75 NCN/10CoS2 39.07 60.83 0.64 为了观察光催化材料的微观形貌结构，对NCN/10CoS2复合材料进行了TEM测试，结果如图4所示。图4(a)、图4(b)中没有观察到CoS2的晶格条纹，表明CoS2是以非晶形态存在，与XRD分析结果一致。图4(c)~4(g)为NCN/10CoS2的STEM图谱。从图中可以看出，C、N、Co和S均匀分布在NCN/10CoS2中，进一步证明了复合材料中CoS2的存在，与XPS分析结果相对应。
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图 4 NCN/10CoS2的TEM图像((a), (b))和C、N、Co和S的元素分布图((c)~(g))Figure 4. TEM images of NCN/10CoS2 ((a), (b)) and the corresponding element mapping for C, N, Co, and S ((c)-(g))通过氮吸附-脱附曲线(BET)测定样品的比表面积和孔体积，从图5(a)可以看出，NCN和NCN/10CoS2都呈现出IV型等温线，并具有一个H3型滞后环，表明催化剂中存在介孔。图5(b)为孔径分布图，从图中可以看出，NCN和NCN/10CoS2的孔径分布都在20 nm左右，为介孔。通过计算可以得到样品的比表面积和孔体积，如表3所示，与纯NCN相比，NCN/10CoS2的比表面积(65.90 m2/g)和孔体积(0.25 cm3/g)都有了一定程度的增加，这可能是CoS2负载造成的。较大比表面积和孔面积为催化反应提供更多活性位点，进而有利于光催化性能提高。
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图 5 NCN和NCN/10CoS2的吸附-脱附等温线(a)和孔径分布图(b)Figure 5. N2 adsorption-desorption isotherms (a) and pore size distribution curves (b) of NCN and NCN/10CoS2表 3 NCN和NCN/10CoS2的比表面积和孔体积Table 3. Specific surface area and pore volume of the NCN and NCN/10CoS2Sample Surface area/(m2·g−1) Pore volume/(cm3·g−1) NCN 61.51 0.23 NCN/10CoS2 65.90 0.25 2.2 样品的光电化学性能分析
通过紫外-可见吸收光谱对CN、NCN和CN/10CoS2的光吸收性能进行分析，结果如图6(a)所示。与CN相比，NCN的吸收带发生了红移，光吸收性能得到了明显的增强，这是N掺杂引起的。另外从图中可以看出，在NCN上沉积CoS2后，吸收带没有发生明显的变化，表明CoS2的沉积没有改变NCN的能带结构。CN、NCN和CN/10CoS2带隙图如图6(b)所示，CN和NCN的带隙分别为2.45 eV和1.85 eV，NCN具有更窄的带隙，拓宽了CN的可见光响应范围，进而有助于光催化性能的提高。另外从带隙图中可以看出，NCN和NCN/10CoS2的带隙几乎完全重合，表明CoS2的沉积没有改变NCN的能带结构。
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图 6 NCN和NCN/10CoS2的UV-vis漫反射光谱(a)和带隙图(b)Figure 6. UV-Vis diffuse reflection spectrum (a) and band-gap diagram (b) of NCN和NCN/10CoS2利用光致发光(PL)光谱研究光催化剂的光生载流子分离效果。图7为CN、NCN和NCN/10CoS2样品的PL光谱图。从图中可以看出，与CN相比，NCN峰值强度有明显的下降，表明非金属N的掺杂有利于光生电荷分离。在NCN上沉积CoS2后，其荧光强度进一步降低，表明CoS2的负载可以有效抑制光生电子-空穴复合，进而有利于光催化活性的提高。
通过电化学工作站对CN、NCN和NCN/10CoS2的光电流响应进行分析，结果如图8所示。光催化剂的瞬态光电流响应通常与光生电子的复合效率有关，一般来说，瞬态光电流密度越高，光生电荷分离和转移能力越强[26]。从图中可以看出，NCN/10CoS2的瞬态光电流密度明显高于CN和NCN，说明NCN/10CoS2具有更高的光生电荷分离和转移能力。与PL的分析结果一致。此外，复合材料的光电流响应几乎不变，表明其具有良好的稳定性。
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图 8 CN、NCN和NCN/10CoS2的光电流图Figure 8. Transient photocurrent responses of CN, NCN and NCN/10CoS22.3 样品的光催化产氢性能分析
在可见光(波长λ>420 nm)照射下，测定了不同样品的光催化制氢效果，结果如图9所示，从图中可以看出，与CN、CoS2相比，NCN和NCN/CoS2的产氢性能都有了明显提升，其中NCN/10CoS2具有最佳的产氢性能，为73.8 μmol·g−1·h−1，分别是NCN (15.0 μmol·g−1·h−1)和CN/10CoS2 (7.1 μmol·g−1·h−1)的4.9和10.4倍。这可能是以下原因造成的：首先，N的掺杂拓宽了氮化碳的可见光响应范围，其光吸收性能得到增强；其次，CoS2的沉积可以促进光生载流子的分离；另外，NCN/10CoS2具有更高的比表面积和孔体积，能为催化反应提供更多的反应活性位点；三者综合因素导致其光催化析氢效率有了明显提高。与已报道的类似光催化材料的析氢性能(表4)相比[27-31]，NCN/10CoS2的产氢速率较高。另外，从图9(a)中可以看出，复合材料NCN/CoS2的产氢速率随着CoS2含量的增加呈现先上升再下降的趋势，这是由于过多CoS2会成为电子和空穴重新复合的中心，导致催化活性基团的减少。稳定性也是催化剂性能的重要评价标准，因此对NCN/10CoS2复合材料进行了产氢性能的循环实验，结果如图9(b)所示，经过3次循环实验后，样品的产氢性能并没有明显的下降，说明NCN/10CoS2催化剂具有较好的稳定性。
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图 9 样品的光解水制氢性能(a)和NCN/10CoS2的产氢稳定性测试(b)Figure 9. Hydrogen evolution rate of the samples (a) and stability test of H2 evolution over NCN/10CoS2 (b)表 4 非贵金属助催化剂修饰氮化碳的产氢性能Table 4. Hydrogen production performance of g-C3N4 modified with non-noble metal catalyst2.4 样品的光催化产氢机制探讨
为了探究材料的光催化反应机制，对其进行了Mott-Schottky测试，结果如图10所示，从图中可知NCN的导带电位为−0.50 V(vs. 饱和甘汞电极(SCE)，pH=7)，根据图6所得的NCN禁带宽度可求得NCN/10CoS2价带电位为1.35 V。由此可判断该复合材料具有较强氧化还原性，可用于水分解。据此推测复合材料光催化产氢机制(图11)。在可见光的激发下，电子从NCN价带被激发到导带，产生电子空穴对。导带上的电子转移到CoS2表面，从而提高了NCN中的光生电子-空穴对分离效率。水中的H+可与CoS2上的电子形成H2。同时，NCN价带中留下的空穴被三乙醇胺捕获。
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图 11 NCN/10CoS2的光催化机制图Figure 11. Photocatalytic mechanism diagram of NCN/10CoS2CB—Conduction band; VB—Valence band; TEOA—Triethanolamine3. 结 论
(1)采用高温煅烧结合光沉积方法成功制备了N掺杂的g-C3N4 (NCN)/10CoS2光催化复合材料。
(2) CoS2的引入能有效抑制氮化碳的光生电子-空穴复合，并为光催化反应提供了更多的反应活性位点。
(3) N的掺杂和CoS2的沉积极大地提高了氮化碳的光催化产氢性能。其中NCN/10CoS2具有最佳的产氢性能，为73.8 μmol·g−1·h−1，分别是NCN (15.0 μmol·g−1·h−1)和CN/10CoS2 (7.1 μmol·g−1·h−1)的4.9和10.4倍。
(4)光催化复合材料的产氢机制证实了助催化剂CoS2和N的掺杂在光催化反应体系中起着重要的作用。
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图 1 氮化碳(CN)、N掺杂的g-C3N4 (NCN)和NCN/CoS2的XRD图谱
Figure 1. XRD patterns of carbon nitride (CN)、N-doped g-C3N4(NCN) and NCN/CoS2
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图 4 NCN/10CoS2的TEM图像((a), (b))和C、N、Co和S的元素分布图((c)~(g))
Figure 4. TEM images of NCN/10CoS2 ((a), (b)) and the corresponding element mapping for C, N, Co, and S ((c)-(g))
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图 5 NCN和NCN/10CoS2的吸附-脱附等温线(a)和孔径分布图(b)
Figure 5. N2 adsorption-desorption isotherms (a) and pore size distribution curves (b) of NCN and NCN/10CoS2
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图 6 NCN和NCN/10CoS2的UV-vis漫反射光谱(a)和带隙图(b)
Figure 6. UV-Vis diffuse reflection spectrum (a) and band-gap diagram (b) of NCN和NCN/10CoS2
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图 8 CN、NCN和NCN/10CoS2的光电流图
Figure 8. Transient photocurrent responses of CN, NCN and NCN/10CoS2
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图 9 样品的光解水制氢性能(a)和NCN/10CoS2的产氢稳定性测试(b)
Figure 9. Hydrogen evolution rate of the samples (a) and stability test of H2 evolution over NCN/10CoS2 (b)
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图 11 NCN/10CoS2的光催化机制图
Figure 11. Photocatalytic mechanism diagram of NCN/10CoS2
CB—Conduction band; VB—Valence band; TEOA—Triethanolamine
表 1 乙酸钴的浓度对应的样品名称
Table 1 Sample names corresponding to cobalt acetate concentrations
Sample Cobalt acetate concentration/(mg·mL−1) NCN/5CoS2 5 NCN/7CoS2 7 NCN/10CoS2 10 NCN/13CoS2 13 NCN/15CoS2 15 CN/10CoS2 10 
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表 2 CN和NCN/10CoS2中的C/N原子比
Table 2 C/N atomic ratio of CN and NCN/10CoS2
Sample C/at% N/at% C/N CN 42.77 57.23 0.75 NCN/10CoS2 39.07 60.83 0.64
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表 3 NCN和NCN/10CoS2的比表面积和孔体积
Table 3 Specific surface area and pore volume of the NCN and NCN/10CoS2
Sample Surface area/(m2·g−1) Pore volume/(cm3·g−1) NCN 61.51 0.23 NCN/10CoS2 65.90 0.25
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目的
经济社会的快速发展显著提升了人们的生活质量，但同时对不可再生能源(煤、天然气、石油等)的需求逐渐增加，给全球造成了严重的能源和环境问题。利用太阳能光催化分解水产氢越来越受到人们的关注。作为一种非金属聚合物有机半导体，石墨相氮化碳(g-CN)具有优异光吸收性能和可调的带隙结构，近年来在光催化领域引起了人们的极大关注。然而g-CN仍然存在可见光利用率低、光生电子和空穴复合率高和活性位点少等缺陷，导致其光催化活性不理想。本文通过高温缩合结合光沉积的方法成功制备了CoS修饰的氮掺杂氮化碳复合光催化材料(NCN/CoS)
方法利用元素掺杂和非贵金属助催化剂共修饰的方法来改性氮化碳。首先，以尿素和柠檬酸为原料，利用高温缩合得到N-g-CN(NCN)。然后将NCN、Co(CHCOO)溶液、硫脲水溶液、无水乙醇和超纯水混合搅拌。对该系统抽真空以排出空气，然后用300 W的氙灯照射20 min。最后，将产物抽滤，分别用水和乙醇洗涤3次，然后在60 ℃下真空干燥，得到不同比例的NCN/CoS复合材料。
结果从表征数据可以得到以下
结果①X-射线粉末衍射显示g-CN在13.1°和27.2°处呈现出两个衍射峰，对应于g-CN的(100)和(002)面。与g-CN相比，NCN中(002)面位置发生了右移，这是N掺杂到g-CN晶格中导致的结果。而NCN和NCN/CoS的衍射峰位置没有发生明显改变，表明CoS以负载的形式与NCN相结合。另外，在复合材料NCN/CoS的XRD图谱中没有观察到CoS的存在，表明CoS物相可能是以无定形的形态存在的。②NCN/10CoS复合材料的TEM图中没有观察到CoS的晶格条纹，表明CoS是以非晶形态存在，与XRD分析结果一致。NCN/10CoS的STEM图谱中C、N、Co和S均匀分布在NCN/10CoS中，进一步证明了复合材料中CoS的存在。③NCN的吸收带与g-CN相比发生了红移，光吸收性能得到了明显的增强，这是N掺杂引起的。NCN具有更窄的带隙，拓宽了CN的可见光响应范围，进而有助于光催化性能的提高。④光致发光(PL)光谱和光电化学测试显示NCN/10CoS具有较弱的PL强度和增强的光电流响应，这表明NCN/10CoS具有最强的光生载流子分离效率。⑤NCN/10CoS的光催化产氢速率明显提高，为73.8 μmol·g·h，分别是NCN(15.0 μmol·g·h)和CN/10CoS(7.1 μmol·g·h)的4.9和10.4倍。与已报道的类似光催化材料的析氢性能相比，NCN/10CoS的产氢效率较高。⑥经过3次循环实验后，样品的产氢性能并没有明显的下降，说明NCN/10CoS催化剂具有较好的稳定性。这对于实际应用来说至关重要，因为稳定性高的光催化剂能够保证在长期运行中的可靠性和经济性。
结论采用高温煅烧结合光沉积方法成功制备了NCN/10CoS光催化复合材料。N的掺杂拓宽了氮化碳的可见光响应范围，其光吸收性能得到增强；CoS的引入能有效抑制氮化碳的光生电子-空穴复合，并为光催化反应提供了更多的反应活性位点。N的掺杂和CoS的沉积极大的提高了氮化碳的光催化产氢性能。光催化复合材料的产氢机理证实了助催化剂CoS和N的掺杂在光催化反应体系中起着重要的作用。
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作为一种非金属聚合物有机半导体，g-C3N4具有优异光吸收性能和可调的带隙结构，近年来在光催化领域引起了人们的极大关注。然而g-C3N4仍然存在可见光利用率低、光生电子和空穴复合率高和活性位点少等缺陷，导致其光催化活性不理想。
本文以尿素和柠檬酸为原料，利用高温缩合得到N-g-C3N4(NCN)。然后通过光沉积的方法在NCN表面负载非贵金属助催化剂CoS2。CoS2的引入有效增强的氮化碳的光生载流子分离效率。同时N的掺杂有效调控氮化碳的带隙，拓宽了氮化碳的可见光响应范围。因此，所制得的NCN/CoS2复合材料光催化产氢性能得到了显著提高，其中NCN/10CoS2具有最佳的光催化产氢性能，达到了73.8 μmol·g-1·h-1，分别是NCN(15.0 μmol·g-1·h-1)和CN/10CoS2(7.1 μmol·g-1·h-1)的4.9和10.4倍。经过3次循环实验后，样品的产氢性能并没有明显的下降。表明NCN/10CoS2复合材料具有较好的稳定性。
样品的光解水制氢性能(a)和NCN/10CoS2的产氢稳定性测试(b)
计量
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