高级搜索

镍铁水滑石/聚S,S-二氧-二苯并噻吩复合材料的合成及其光催化产氢性能

罗旌崧, 付清瑶, 刘玉祥, 汪锋

罗旌崧, 付清瑶, 刘玉祥, 等. 镍铁水滑石/聚S,S-二氧-二苯并噻吩复合材料的合成及其光催化产氢性能[J]. 复合材料学报, 2022, 39(12): 5768-5777. DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20211207.001
引用本文: 罗旌崧, 付清瑶, 刘玉祥, 等. 镍铁水滑石/聚S,S-二氧-二苯并噻吩复合材料的合成及其光催化产氢性能[J]. 复合材料学报, 2022, 39(12): 5768-5777. DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20211207.001
shu
LUO Jingsong, FU Qingyao, LIU Yuxiang, et al. Synthesis and photocatalytic hydrogen production performance of nickel-iron hydrotalcite/poly(dibenzothiophene-S,S-dioxide)composites[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2022, 39(12): 5768-5777. DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20211207.001
Citation: LUO Jingsong, FU Qingyao, LIU Yuxiang, et al. Synthesis and photocatalytic hydrogen production performance of nickel-iron hydrotalcite/poly(dibenzothiophene-S,S-dioxide)composites[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2022, 39(12): 5768-5777. DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20211207.001
shu

镍铁水滑石/聚S,S-二氧-二苯并噻吩复合材料的合成及其光催化产氢性能

  • 武汉工程大学　化工与制药学院，武汉 430205

基金项目: 湖北省教育厅重点项目(D20181505)；光电化学材料与器件教育部重点实验室(江汉大学)(JDGD-202003)
详细信息
    通讯作者:

    汪锋，博士，教授，博士生导师，研究方向为光催化材料　E-mail: psfwang@wit.edu.cn

  • 中图分类号: O644.1

Synthesis and photocatalytic hydrogen production performance of nickel-iron hydrotalcite/poly(dibenzothiophene-S,S-dioxide)composites

  • School of Chemical Engineering and Pharmacy, Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430205, China

摘要

    摘要
  • 摘要: 镍铁水滑石(LDH)(Ni7Fe1)易于合成、来源丰富、价格低廉，是目前催化体系中性能优良的催化剂之一，可望用于替代成本高昂的贵金属催化剂。采用原位聚合法将二维层状结构的Ni7Fe1与聚S,S-二氧-二苯并噻吩(PDBTSO)复合，制备了无机/有机复合材料Ni7Fe1/PDBTSO，并验证了其光催化性能。实验得到：复合材料15-Ni7Fe1/PDBTSO相较于添加3wt% Pt助催化剂PDBTSO的光催化产氢效率提高了22.6%，其产氢效率达到36.8 mmol·g−1·h−1且具有良好的循环稳定性，表明Ni7Fe1为替代光催化制氢反应中贵金属助催化剂理想的候选材料之一。结合XRD、FTIR、TEM和XPS等手段进一步讨论了复合材料光催化产氢的机制。Ni7Fe1/PDBTSO高效的光催化制氢性能及低成本的制备方法为光催化制氢领域提供了新的思路。
    Abstract: Two-dimensional layered double hydroxide (LDH) of Ni7Fe1 is the most excellent catalyst in the catalytic system for its facile preparation, abundant sources, and low-cost, which is also an ideal substitute for noble metal catalyst in photocatalytic production. In this study, we prepared composites of Ni7Fe1/PDBTSO by in-situ polymerization of Ni7Fe1 and poly(dibenzothiophene-S,S-dioxide) (PDBTSO). Furthermore, we investigated their catalytic performance. The experimental results show that 15-Ni7Fe1/PDBTSO exhibites the hydrogen generation rate of 36.8 mmol·g−1·h−1, which is 22.6% higher than that of PDBTSO with 3wt% Pt as co-catalyst. Besides, 15-Ni7Fe1/PDBTSO shows good photocatalytic stability, making it an ideal candidate for photocatalytic hydrogen production. XRD, FTIR, TEM and XPS were used to explore the mechanism of photocatalytic hydrogen production performance. The high photocatalytic efficiency and low cost of Ni7Fe1/PDBTSO provide a new idea for the field of photocatalytic hydrogen production.
    • HTML全文

  • 有机半导体材料来源丰富、结构可调，在光催化领域受到了广泛关注[1-8]。与无机光催化剂相比，有机半导体材料光生载流子复合率高，极大地影响了光催化效率[9-11]。贵金属Pt具有降低有机光催化剂表面的电子密度，促使光生电子的迁移，抑制光生电子和空穴的复合等特点，常作为有机半导体材料光催化反应中的助催化剂，有效提高有机光催化剂产氢效率[12-16]。由于Pt等贵金属含量稀少、不可再生、价格昂贵，限制了有机半导体材料在光催化领域的大规模应用。因此，开发来源丰富、价格低廉的材料以替代光催化反应中贵金属助催化剂具有重要意义。

    水滑石(LDH)广泛存在于自然界中且易于合成、来源丰富、价格低廉，它是由带正电荷的主层板和带负电的层间阴离子通过非共价键的形式形成的二维层状无机半导体材料。其通式为：M1−x2+Mx3+(OH)2(Ax/nn−)·mH2O，其中M2+和M3+分别代表主层板中的二价和三价金属阳离子，An−为层间阴离子。水滑石具有以下特性：(1) 层板结构可调。通过调节M2+、M3+的种类和比例，可获得多种组成和结构不同的LDH；(2) 比表面积高。为光催化反应提供了充足的反应位点，增大光照有效面积，提升材料的光激发效率；(3) 载流子迁移路程短。层状结构水滑石使载流子迁移至表面的路程缩短，减小光生电子-空穴对复合率。水滑石在电催化[17-18]及等离子体催化[19]等领域获得良好的应用，也为水滑石在光催化领域的应用提供了广阔的前景。Nayak等[20]将Ni5Fe1与g-C3N4复合，与g-C3N4的光催化性能相比，复合材料Ni5Fe1/g-C3N4的产氢性能和产氧性能分别提升了2.3倍和2.7倍。随后，Nayak等[21]制备了Z-Scheme型复合材料Ni5Fe1/N-还原氧化石墨烯(rGO)/g-C3N4，该复合材料与任意单一光催化剂的产氢、产氧及光降解罗丹明B(RhB)、酚酞性能相比，具有更好的效果。Sahoo等[22]通过Ag纳米颗粒作为固态电子介质，构建了三元ZnCr-LDH/Ag/WO3−X Z-Scheme型光催剂，该三元催化剂的光催化产氢性能达到29375 μmol·g−1·h−1。

    S,S-二氧-二苯并噻吩单元(DBTSO)具有电子亲和势高、亲水性好、电子传输特性优异等性能被广泛应用于光催化领域[23-25]。然而，单一组分的S,S-二氧-二苯并噻吩基有机半导体材料存在太阳能转换效率低、光生载流子分离效率低等弊端[4]。影响了其在光催化领域的进一步推广和应用。

    为实现聚 S,S-二氧-二苯并噻吩 (PDBTSO)光生载流子的有效分离及无贵金属助催化剂条件下高效产氢性能。本文采用原位聚合法将来源丰富、价格低廉的二维层状镍铁水滑石(Ni7Fe1)与PDBTSO复合，制备了无机/有机复合材料Ni7Fe1/PDBTSO，通过光催化分解水产氢测试对其性能进行评价，并结合XRD、FTIR、TEM、XPS等表征手段，初步揭示了复合材料Ni7Fe1/PDBTSO光催化产氢机制。

    1.   实验材料及方法

    1.1   试剂

    六水合硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)、九水合硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)、NaOH、Na2CO3、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、甲醇、四氢呋喃和四-三苯基磷钯[Pd(PPh3)4]均为分析纯，购于阿拉丁试剂(上海)有限公司；实验用水为去离子水。

    1.2   Ni7Fe1的制备

    称取8.120 g Ni(NO3)2·6H2O、1.616 g Fe(NO3)3·9H2O固体，至于250 mL的三口烧瓶中，加入20 mL煮沸除掉CO2的二次蒸馏水，超声20 min，直至溶液澄清，将三口瓶通入氩气，搅拌，称取5.0724 g NaOH，将其溶解于10 mL煮沸除掉CO2的二次蒸馏水中，将NaOH溶液缓慢滴加到三口烧瓶中，直至pH=9~10，反应48 h，抽滤，用煮沸除掉CO2的二次蒸馏水冲洗滤饼数次，直至pH=7。干燥、研磨，得到Ni7Fe1(其中Ni7Fe1代表镍/铁投料摩尔比为7∶1)。

    1.3   Ni7Fe1/PDBTSO的制备

    本文制备的复合材料命名为X-Ni7Fe1/PDBTSO(图1)。其中X代表Ni7Fe1所占Ni7Fe1/PDBTSO的质量分数，例如10-Ni7Fe1/PDBTSO代表Ni7Fe1/PDBTSO中Ni7Fe1的质量分数为10wt%。

    图  1  Ni7Fe1/聚S,S-二氧-二苯并噻吩(PDBTSO)的合成路线
    Figure  1.  Synthetic route for Ni7Fe1/poly(dibenzothiophene-S,S-dioxide) (PDBTSO)
    DMF—Dimethyl formamide
    下载: 全尺寸图片 幻灯片

    将160 mg 3,7-二溴-S,S-二氧-二苯并噻吩、200 mg 3, 7-双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼烷-2-基)-S,S-二氧-二苯并噻吩、20.33 mg Ni7Fe1、30 mL DMF加入100 mL三口烧瓶中，超声分散30 min，然后加入2 mL (2 mol/L) Na2CO3、15 mg (0.012 mmol) Pd(PPh3)4，加热至140℃，氩气氛围下反应48 h，冷却至室温，过滤，滤饼用煮沸除掉CO2的二次蒸馏水、甲醇、四氢呋喃交替洗涤3次，干燥后所得产物再用甲苯、四氢呋喃索氏抽提，真空干燥得到黄绿色固体10-Ni7Fe1/PDBTSO。

    1.4   光催化产氢性能测试

    采用北京泊菲莱公司的LabSolar-III 6A反应系统，气相色谱仪采用山东联众分析仪器公司的GC-7900气相色谱仪，测试条件为：将10 mg的复合材料超声分散在100 mL含三乙醇胺(TEOA)的水溶液中，其中V(H2O)∶V(TEOA)=4∶1(体积比)，反应容器为250 mL双壁玻璃反应釜，采用PLS-SEX300/300UV氙灯作为模拟太阳光源垂直照射反应釜，利用滤光片滤掉紫外光。产生的氢气用气相色谱仪在线检测，色谱柱为5 A分子筛填充，载气为氩气。每个样品连续测试4 h，每一个小时记录一次产氢量。

    1.5   循环伏安测试

    将一定量的催化剂分散在乙醇溶液中，取少量溶液沉积在碳电极上作为工作电极，Pt片作为对电极，饱和甘汞电极作为参比电极，0.5 mol/L 四丁基六氟磷酸铵的二氯甲烷溶液，作为电解质。测定材料的还原电位，根据公式换算得到对应的最低未占分子轨道(LUMO)能级(CB)及最高占据分子轨道(HOMO)能级(VB)。 ELUMO(CB)=–(Ered−EredFc/Fc++ 4.8) eV，用二茂铁(EredFc/Fc+)进行校准，EHOMO(VB)=ELUMO(CB)−Eg，标准氢电极换算：ELUMO(CB)(NHE)=−(4.5 eV+ELUMO(CB))，EHOMO(VB)(NHE)=−(4.5 eV+EHOMO(VB))。

    样品PDBTSO、Ni7Fe1带隙通过Egb=1240/λ(λ为材料UV-DRS吸收波长阈值)计算得出。

    1.6   Ni7Fe1/PDBTSO的表征

    使用DX-2700型X-射线衍射仪(XRD，浩元仪器公司，辐射源为Cu Kα，步长为0.02°/min，2θ=10°~80°)和Tensor 27型红外光谱仪(FTIR，德国Bruker公司)分析复合材料的结构组成，使用UV-Lambda 950型紫外光谱仪(UV-DRS，PerkinElmer公司)分析复合材料的光学性质；使用JSM-7001F型场发射扫描电子显微镜(FESEM，日本电子公司)和H-7650型高分辨率透射电子显微镜(HRTEM，日本日立公司)观察复合材料的微观形貌；使用Fisher VG Scienta R400型电子能谱仪(XPS，Thermo公司)分析复合材料的元素组成；使用F-7000 PC型荧光分光光度计(PL，日本岛津公司)、FLS1000型稳态/瞬态荧光光谱仪(爱丁堡公司)和CHI760E型电化学工作站(上海辰华公司)分析复合材料的光电学和光电学性能。

    2.   结果与讨论

    2.1   Ni7Fe1/PDBTSO复合材料的结构

    材料Ni7Fe1、PDBTSO、Ni7Fe1/PDBTSO的XRD图谱如图2所示。图中所显示(003)、(006)、(009)、(110)等衍射峰为典型的LDH材料的特征峰(JCPDS No. 40–0215)[21]，证明了Ni7Fe1的成功制备。PDBTSO在2θ=13°、28°处出现衍射峰，这些衍射峰归因于PDBTSO分子中芳香结构的面堆积和π-π堆积，因此，证实了PDBTSO为无定型材料[26]。Ni7Fe1/PDBTSO的XRD图谱均出现了PDBTSO、Ni7Fe1的衍射峰，由于Ni7Fe1的含量较少且制备过程中Ni7Fe1可能被PDBTSO不完全包覆，导致复合材料Ni7Fe1/PDBTSO上的Ni7Fe1衍射峰不明显。此外，随着Ni7Fe1含量增加，Ni7Fe1/PDBTSO图谱上Ni7Fe1的(003)、(009)、(110)衍射峰越明显，这说明Ni7Fe1成功负载在PDBTSO上。

    图  2  Ni7Fe1、PDBTSO和Ni7Fe1/PDBTSO的XRD图谱
    Figure  2.  XRD patterns of Ni7Fe1, PDBTSO and Ni7Fe1/PDBTSO
    In X-Ni7Fe1/PDBTSO, X—Mass fraction of Ni7Fe1 in Ni7Fe1/PDBTSO
    下载: 全尺寸图片 幻灯片

    Ni7Fe1、PDBTSO、Ni7Fe1/PDBTSO的FTIR图谱如图3所示，Ni7Fe1中3447 cm−1和1640 cm−1处两个吸收峰由O—H伸缩振动和弯曲振动引起，O—H来源于材料中吸附水和结构中的OH—基团，位于1384 cm−1处强吸收峰归因于NO3−非对称伸缩振动[27]；1 000~500 cm−1出现的弱吸收峰主要是由于层板中金属—氧键(Ni—O、Fe—O)和金属—氧—金属键(Ni—O—Ni、Ni—O—Fe、Fe—O—Fe)振动所引起[28]。PDBTSO的特征吸收峰位于1167 cm−1和1302 cm−1处，这是由聚合物PDBTSO分子中砜基基团O=S=O伸缩振动产生[26]。复合材料Ni7Fe1/PDBTSO中同时具有PDBTSO和Ni7Fe1的特征吸收峰，随着Ni7Fe1负载量增加，Ni7Fe1/PDBTSO中Ni7Fe1吸收峰响应更明显，且吸收峰位置均没有发生变化。因此，FTIR的结果进一步表明：Ni7Fe1成功负载在PDBTSO上。

    图  3  Ni7Fe1、PDBTSO和Ni7Fe1/PDBTSO的FTIR图谱
    Figure  3.  FTIR spectra of Ni7Fe1, PDBTSO and Ni7Fe1/PDBTSO
    下载: 全尺寸图片 幻灯片

    2.2   Ni7Fe1/PDBTSO复合材料的形貌

    图4(a)~4(c)为PDBTSO、Ni7Fe1、15-Ni7Fe1/PDBTSO的SEM图像。可知，PDBTSO为块状无定型结构；Ni7Fe1为二维层状结构；15-Ni7Fe1/PDBTSO为块状无定型结构。

    对复合材料15-Ni7Fe1/PDBTSO元素分布进行了表征，如图4(d)~4(i)所示，Ni、Fe元素均匀分布在复合材料15-Ni7Fe1/PDBTSO表面。

    图  4  Ni7Fe1 (a)、PDBTSO (b)和15-Ni7Fe1/PDBTSO (c)的SEM图像；(d) 15-Ni7Fe1/PDBTSO的EDX图谱；((e)~(i)) C、O、S、Ni和Fe元素分布图
    Figure  4.  SEM images of PDBTSO (a), Ni7Fe1 (b) and 15-Ni7Fe1/PDBTSO(c); (d) EDX image of a single 15-Ni7Fe1/PDBTSO and multi-elemental image of C (e), O (f), S (g), Ni (h), Fe (i) elemental maps
    下载: 全尺寸图片 幻灯片

    图5为Ni7Fe1、15-Ni7Fe1/PDBTSO的TEM图像。从图5(b)可以观察到Ni7Fe1为晶体结构，两个平行晶面的距离为0.21 nm对应Ni7Fe1的(012)晶面[21]。图5(c)、图5(d)可以观察到Ni7Fe1均匀覆盖于PDBTSO表面且出现Ni7Fe1晶格，说明Ni7Fe1与PDBTSO复合材料的成功构建。

    图  5  Ni7Fe1 (a)、15-Ni7Fe1/PDBTSO (b)的TEM图像；Ni7Fe1 (c) 和15-Ni7Fe1/PDBTSO (d) 的HRTEM图像
    Figure  5.  TEM images of Ni7Fe1 (a) and15-Ni7Fe1/PDBTSO (b); HRTEM images of Ni7Fe1 (c) and15-Ni7Fe1/PDBTSO (d)
    d—Distance between two parallel crystal planes
    下载: 全尺寸图片 幻灯片

    2.3   Ni7Fe1/PDBTSO复合材料的元素组成和价态

    复合材料元素组成及价态进行表征，如图6所示。图6(b)为PDBTSO和15-Ni7Fe1/PDBTSO的C1s图谱。PDBTSO的C1s特征峰位于283.2 eV处，15-Ni7Fe1/PDBTSO的C1s特征峰位于283.1 eV处。图6(c)为Ni7Fe1、PDBTSO和15-Ni7Fe1/PDBTSO的O1s图谱。Ni7Fe1中O 1s的特征峰位于529.8 eV处；PDBTSO中O1s特征峰位于530.3 eV处，对应PDBTSO主链上O=S=O基团；15-Ni7Fe1/PDBTSO中O1s特征峰出现在530.0 eV处。图6(d)为PDBTSO和15-Ni7Fe1/PDBTSO的S2p图谱，PDBTSO中S2p特征峰位于166.3 eV、167.6 eV处；15-Ni7Fe1/PDBTSO特征峰位于166.2 eV、167.6 eV处。图6(e)为Ni7Fe1和15-Ni7Fe1/PDBTSO的Ni2p图谱。Ni7Fe1中Ni2p特征峰位于854.6 eV、872.1 eV处；15-Ni7Fe1/PDBTSO中Ni2p特征峰位于855.1 eV、872.5 eV处。图6(f)为Ni7Fe1和15-Ni7Fe1/PDBTSO的Fe2p图谱。Ni7Fe1中Fe2p特征峰位于711.7 eV、724.3 eV处；15-Ni7Fe1/PDBTSO中Fe2p特征峰位于712.2 eV、725.5 eV处。

    图  6  (a) 15-Ni7Fe1/PDBTSO的XPS全谱图； C1s (b)、O1s (c)、S2p (d)、Ni2p (e)、Fe2p (f)的XPS谱图
    Figure  6.  (a) XPS spectra of 15-Ni7Fe1/PDBTSO and comparison results of the deconvoluted XPS spectra of Ni7Fe1, PDBTSO and 15-Ni7Fe1/PDBTSO for C1s (b), O1s (c), S2p (d), Ni2p (e), Fe2p (f)
    下载: 全尺寸图片 幻灯片

    复合材料元素间化学环境发生了变化，表明Ni7Fe1与PDBTSO存在相互作用。相对于Ni7Fe1，15-Ni7Fe1/PDBTSO中Ni2p、Fe2p的结合能发生了红移，说明复合材料中Ni7Fe1表面的电子云密度降低。相对于PDBTSO，15-Ni7Fe1/PDBTSO中C1s、S2p、O1s的结合能发生了蓝移，说明复合材料中PDBTSO表面的电子云密度增加[29-30]。

    2.4   Ni7Fe1/PDBTSO复合材料的光吸收性能

    图7为Ni7Fe1、PDBTSO、Ni7Fe1/PDBTSO紫外-可见光固体紫外漫反射吸收光谱(UV-DRS)。可知，Ni7Fe1在200~400 nm和600~800 nm处显示出两个较强的吸收峰，这归因于配体到金属的电荷迁移(LMCT)，电子从O原子的2p轨道迁移到Ni2+、Fe3+的3d轨道(O2p→Ni3d−t2g、O2p→Fe3d−t2g)[31]。PDBTSO的光吸收范围为200~500 nm。由于Ni7Fe1的存在，复合材料Ni7Fe1/PDBTSO在紫外-可见光区域吸收能力增加。25-Ni7Fe1/PDBTSO相较于15-Ni7Fe1/PDBTSO光吸收能力减弱，结合TEM表征结果可知，过高的Ni7Fe1负载量会产生光屏蔽效应，降低PDBTSO的光吸收[32]。因此，Ni7Fe1的负载量对复合材料Ni7Fe1/PDBTSO的光响应范围有重要影响。

    图  7  Ni7Fe1，PDBTSO和Ni7Fe1/PDBTSO紫外-可见光固体紫外漫反射吸收光谱图
    Figure  7.  UV-DRS of Ni7Fe1, PDBTSO and Ni7Fe1/PDBTSO
    下载: 全尺寸图片 幻灯片

    2.5   Ni7Fe1/PDBTSO复合材料光催化产氢性能

    Ni7Fe1/PDBTSO复合材料的光催化产氢测试，在可见光(λ＞420 nm)、三乙醇胺为牺牲剂且不使用贵金属Pt作为助催化剂的条件下进行。复合材料4个小时的平均产氢性能如图8(a)所示。复合材料Ni7Fe1/PDBTSO光催化产氢速率随Ni7Fe1的负载量，先增大后减小。这是由于Ni7Fe1的负载量较小时，Ni7Fe1对Ni7Fe1/PDBTSO光生载流子的迁移率影响较小，光催化性能提升较小；当Ni7Fe1的负载量为15wt%时，Ni7Fe1/PDBTSO具有最佳的产氢速率(36.8 mmol·g−1·h−1)，这是由于Ni7Fe1与PDBTSO的复合使光生载流子高效分离；当Ni7Fe1的负载量较大时，Ni7Fe1覆盖在PDBTSO表面，产生了遮光效应，阻碍了光生载流子的激发，从而降低了光催化制氢活性[33]。由图8(b)可知，复合材料15-Ni7Fe1/PDBTSO的光催化产氢效率为36.8 mmol·g−1·h−1，PDBTSO添加3wt%Pt为助催化剂的光催化产氢效率为30.2 mmol·g−1·h−1。复合材料15-Ni7Fe1/PDBTSO相较于添加3wt%Pt助催化剂PDBTSO的光催化产氢效率提高了22.6%。

    下载: 全尺寸图片 幻灯片
    图  8  Ni7Fe1/PDBTSO (a)、PDBTSO添加3wt%Pt助催化剂和15-Ni7Fe1/PDBTSO (b) 的光催化产氢性能；(c) 15-Ni7Fe1/PDBTSO光催化制氢稳定性测试；光催化反应前后15-Ni7Fe1/PDBTSO的XRD图谱 (d)、FTIR图谱 (e) 和UV-DRS图谱(f)
    Figure  8.  Hydrogen evolution reactions of Ni7Fe1/PDBTSO (a), PDBTSO with 3wt%Pt and 15-Ni7Fe1/PDBTSO (b); (c) Stability test of 15-Ni7Fe1/PDBTSO photocatalytic reaction; XRD patterns (d), FTIR spectra (e) and UV-DRS spectra (f) of 15-Ni7Fe1/PDBTSO before and after photocatalytic reaction
    下载: 全尺寸图片 幻灯片

    复合材料15-Ni7Fe1/PDBTSO，在可见光(λ＞420 nm)条件下，连续20 h光催化产氢稳定性测试如图8(c)所示，复合材料在连续光照20 h后，光催化产氢效率由36.8 mmol·g−1·h−1下降到28.9 mmol·g−1·h−1，光催化性能衰减约24%。PDBTSO添加3wt%Pt助催化剂，连续光照20 h后，光催化产氢效率由30.2 mmol·g−1·h−1下降到21.6 mmol·g−1·h−1，光催化性能衰减约27.8%[26]。15-Ni7Fe1/PDBTSO在连续光照20 h后仍然具有较良好的光催化稳定性。复合材料光催化性能衰减可能是在长时间的光催化反应中Ni7Fe1发生了聚集，从而阻碍了光生电子参与界面光反应，致使复合材料的光催化性能衰减。

    图8(d)~8(f)为15-Ni7Fe1/PDBTSO光催化反应前后XRD、FTIR、UV-DRS测试图。可知，15-Ni7Fe1/PDBTSO光催化反应前后的分子结构没有明显变化。

    2.6   Ni7Fe1/PDBTSO复合材料的光电学性能

    利用稳态荧光光谱(PL)对PDBTSO、15-Ni7Fe1/PDBTSO光生载流子复合率进行了表征。如图9(a)所示，PDBTSO和15-Ni7Fe1/PDBTSO最大荧光发射峰在515 nm和508.7 nm处，15-Ni7Fe1/PDBTSO发射峰强度较PDBTSO出现较明显的降低，这表明PDBTSO光生电子-空穴复合率较高，而Ni7Fe1的引入使15-Ni7Fe1/PDBTSO光生电子-空穴复合率大大降低。PDBTSO与Ni7Fe1在界面处的相互作用，使光生电子-空穴对有效分离，抑制了光生电子-空穴复合，光催化制氢活性得到提高。图9(b)为PDBTSO、15-Ni7Fe1/PDBTSO在λ=365 nm激发波长下荧光衰减寿命拟合曲线，由表1可知PDBTSO荧光衰减寿命为0.503 ns，15-Ni7Fe1/PDBTSO荧光衰减寿命为0.751 ns。复合材料15-Ni7Fe1/PDBTSO光生电子寿命更长，光生电子-空穴对复合率更低，这也印证了稳态荧光光谱的测试结果。

    下载: 全尺寸图片 幻灯片
    图  9  PDBTSO和15-Ni7Fe1/PDBTSO的稳态荧光光谱图 (a) 和荧光寿命图 (b)；(c) Ni7Fe1、PDBTSO和15-Ni7Fe1/PDBTSO的EIS图谱；(d) PDBTSO和15-Ni7Fe1/PDBTSO的光电流响应图谱
    Figure  9.  Photoluminescence spectroscopy spectra (a) and time-resolved PL spectra (b) of PDBTSO and 15-Ni7Fe1/PDBTSO; (c) EIS spectra of Ni7Fe1, PDBTSO and 15-Ni7Fe1/PDBTSO; (d) Photoelectrode transient photocurrent response image of PDBTSO and 15-Ni7Fe1/PDBTSO
    下载: 全尺寸图片 幻灯片
    表  1  PDBTSO和15-Ni7Fe1/PDBTSO荧光寿命
    Table  1.  Fitted decay time of the PDBTSO and 15-Ni7Fe1/PDBTSO
    Sampleτ1/nsRel/%τ2/nsRel/%τ3/nsRel/%τ/ns
    PDBTSO0.29143.680.76731.622.94624.700.502
    15-Ni7Fe1/PDBTSO0.46853.542.12237.308.2529.160.751
    Notes: τ1, τ2, τ3—Fitted fluorescence lifetime value; τ—Average lifetime; Rel—Related function.
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    通过测试电化学交流阻抗谱(EIS)来研究样品电荷转移动力学。图9(c)为样品的EIS图谱，图中圆弧半径与样品的电荷转移电阻相对应，半圆半径越小则表明样品界面处电荷转移电阻越小[31]。可知，复合材料15-Ni7Fe1/PDBTSO具有比PDBTSO、Ni7Fe1更小的电荷转移阻力，这意味着15-Ni7Fe1/PDBTSO光生电子-空穴对分离效率最高。进一步证明PDBTSO与Ni7Fe1复合可以加快电子转移，从而提高了样品光催化制氢活性。

    图9(d)为样品PDBTSO、15-Ni7Fe1/PDBTSO在λ＞420 nm和外加电压−0.2 V条件下的可见光-电流响应曲线。相较于PDBTSO，15-Ni7Fe1/PDBTSO具有更快速的光响应电流，并且具有良好的光电流响应稳定性。

    2.7   Ni7Fe1/PDBTSO复合材料光催化产氢机制

    PDBTSO、Ni7Fe1带隙及电位通过循环伏安法测定(图10(a)、表2)。基于以上表征结果，复合材料Ni7Fe1/PDBTSO光催化产氢的机制如图10(b)所示，PDBTSO带隙为2.66 eV，LUMO能级为−1.15 eV，HOMO能级为1.51 eV。Ni7Fe1的带隙为2.25 eV，导带(CB)为−0.65 eV，价带(VB)为1.60 eV。

    图  10  (a) Ni7Fe1和PDBTSO的伏安(CV)曲线； (b) Ni7Fe1/PDBTSO的产氢机制图
    Figure  10.  (a) Current-vlotage (CV) curves of Ni7Fe1 and PDBTSO; (b) Proposed mechanism for photocatalytic hydrogen evolution at the Ni7Fe1/PDBTSO composite
    CB—Conduction band; VB—Valence band; Eg—Optical band gaps; TEOA—Triethanolamine; LUMO—Lowest unoccupied molecular orbital; HOMO—Highest occupied molecular orbital
    下载: 全尺寸图片 幻灯片
    表  2  Ni7Fe1和PDBTSO的光化学性能
    Table  2.  Optical and electrochemical properties for the PDBTSO and Ni7Fe1
    SampleReduction potential/eVOxidation potential/eVELUMO(CB)/eVEHOMO(VB)/eVEga/eVEgb/eV
    PDBTSO−1.151.51−3.35−6.012.662.55
    Ni7Fe1−0.651.60−3.86−6.112.252.20
    Notes: ELUMO(CB)—Conduction band potential; EHOMO(VB)—Valence band potential; Ega—Band gaps calculated from ELUMO(CB)-EHOMO(VB); Egb—Optical band gaps; Egb=1240/λ.
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    在可见光照射下，PDBTSO与Ni7Fe1受到激发，两者处于HOMO能级/VB上的电子因吸收能量向LUMO能级/CB跃迁。由于PDBTSO的LUMO、HOMO能级比Ni7Fe1的CB、VB更负，因此，Ni7Fe1的光生电子与PDBTSO的空穴复合，而Ni7Fe1光生空穴停留在VB上发生氧化反应，PDBTSO的光生电子在LUMO能级上发生还原反应。复合材料Ni7Fe1/PDBTSO中电荷的转移为S-Scheme型路径，其中PDBTSO处于LUMO能级上的电子具有强还原能力，Ni7Fe1处于VB上空穴具有强氧化能力。Ni7Fe1与PDBTSO的复合为H+的还原提供了强大的驱动力，从而提高了光催化制氢活性[34-36]。

    3.   结 论

    (1) 通过构建无机/有机复合材料的手段，采用原位聚合法制备了复合材料Ni7Fe1/聚S,S-二氧-二苯并噻吩(PDBTSO)。

    (2) 通过光催化分解水产氢测试对Ni7Fe1/PDBTSO进行了评价，其中，复合材料15-Ni7Fe1/PDBTSO(Ni7Fe1的质量分数为15wt%)相较于添加3wt%Pt助催化剂PDBTSO的光催化产氢效率提高了22.6%，其产氢效率达到36.8 mmol·g−1·h−1。在连续产氢20 h后，15-Ni7Fe1/PDBTSO仍具有较良好的光催化稳定性。

    (3) 通过XRD、FTIR、TEM和XPS等测试证明了Ni7Fe1/PDBTSO复合材料的成功构建并推测了可能的S-Scheme型光催化机制。

    (4) Ni7Fe1/PDBTSO高效的光催化制氢性能，表明Ni7Fe1为替代光催化制氢反应中贵金属助催化剂理想的候选材料之一。其低成本的制备方法为光催化制氢领域提供了新的思路。

  • 图  1   Ni7Fe1/聚S,S-二氧-二苯并噻吩(PDBTSO)的合成路线

    Figure  1.   Synthetic route for Ni7Fe1/poly(dibenzothiophene-S,S-dioxide) (PDBTSO)

    DMF—Dimethyl formamide

    下载: 全尺寸图片 幻灯片

    图  2   Ni7Fe1、PDBTSO和Ni7Fe1/PDBTSO的XRD图谱

    Figure  2.   XRD patterns of Ni7Fe1, PDBTSO and Ni7Fe1/PDBTSO

    In X-Ni7Fe1/PDBTSO, X—Mass fraction of Ni7Fe1 in Ni7Fe1/PDBTSO

    下载: 全尺寸图片 幻灯片

    图  3   Ni7Fe1、PDBTSO和Ni7Fe1/PDBTSO的FTIR图谱

    Figure  3.   FTIR spectra of Ni7Fe1, PDBTSO and Ni7Fe1/PDBTSO

    下载: 全尺寸图片 幻灯片

    图  4   Ni7Fe1 (a)、PDBTSO (b)和15-Ni7Fe1/PDBTSO (c)的SEM图像；(d) 15-Ni7Fe1/PDBTSO的EDX图谱；((e)~(i)) C、O、S、Ni和Fe元素分布图

    Figure  4.   SEM images of PDBTSO (a), Ni7Fe1 (b) and 15-Ni7Fe1/PDBTSO(c); (d) EDX image of a single 15-Ni7Fe1/PDBTSO and multi-elemental image of C (e), O (f), S (g), Ni (h), Fe (i) elemental maps

    下载: 全尺寸图片 幻灯片

    图  5   Ni7Fe1 (a)、15-Ni7Fe1/PDBTSO (b)的TEM图像；Ni7Fe1 (c) 和15-Ni7Fe1/PDBTSO (d) 的HRTEM图像

    Figure  5.   TEM images of Ni7Fe1 (a) and15-Ni7Fe1/PDBTSO (b); HRTEM images of Ni7Fe1 (c) and15-Ni7Fe1/PDBTSO (d)

    d—Distance between two parallel crystal planes

    下载: 全尺寸图片 幻灯片

    图  6   (a) 15-Ni7Fe1/PDBTSO的XPS全谱图； C1s (b)、O1s (c)、S2p (d)、Ni2p (e)、Fe2p (f)的XPS谱图

    Figure  6.   (a) XPS spectra of 15-Ni7Fe1/PDBTSO and comparison results of the deconvoluted XPS spectra of Ni7Fe1, PDBTSO and 15-Ni7Fe1/PDBTSO for C1s (b), O1s (c), S2p (d), Ni2p (e), Fe2p (f)

    下载: 全尺寸图片 幻灯片

    图  7   Ni7Fe1，PDBTSO和Ni7Fe1/PDBTSO紫外-可见光固体紫外漫反射吸收光谱图

    Figure  7.   UV-DRS of Ni7Fe1, PDBTSO and Ni7Fe1/PDBTSO

    下载: 全尺寸图片 幻灯片
    下载: 全尺寸图片 幻灯片

    图  8   Ni7Fe1/PDBTSO (a)、PDBTSO添加3wt%Pt助催化剂和15-Ni7Fe1/PDBTSO (b) 的光催化产氢性能；(c) 15-Ni7Fe1/PDBTSO光催化制氢稳定性测试；光催化反应前后15-Ni7Fe1/PDBTSO的XRD图谱 (d)、FTIR图谱 (e) 和UV-DRS图谱(f)

    Figure  8.   Hydrogen evolution reactions of Ni7Fe1/PDBTSO (a), PDBTSO with 3wt%Pt and 15-Ni7Fe1/PDBTSO (b); (c) Stability test of 15-Ni7Fe1/PDBTSO photocatalytic reaction; XRD patterns (d), FTIR spectra (e) and UV-DRS spectra (f) of 15-Ni7Fe1/PDBTSO before and after photocatalytic reaction

    下载: 全尺寸图片 幻灯片
    下载: 全尺寸图片 幻灯片

    图  9   PDBTSO和15-Ni7Fe1/PDBTSO的稳态荧光光谱图 (a) 和荧光寿命图 (b)；(c) Ni7Fe1、PDBTSO和15-Ni7Fe1/PDBTSO的EIS图谱；(d) PDBTSO和15-Ni7Fe1/PDBTSO的光电流响应图谱

    Figure  9.   Photoluminescence spectroscopy spectra (a) and time-resolved PL spectra (b) of PDBTSO and 15-Ni7Fe1/PDBTSO; (c) EIS spectra of Ni7Fe1, PDBTSO and 15-Ni7Fe1/PDBTSO; (d) Photoelectrode transient photocurrent response image of PDBTSO and 15-Ni7Fe1/PDBTSO

    下载: 全尺寸图片 幻灯片

    图  10   (a) Ni7Fe1和PDBTSO的伏安(CV)曲线； (b) Ni7Fe1/PDBTSO的产氢机制图

    Figure  10.   (a) Current-vlotage (CV) curves of Ni7Fe1 and PDBTSO; (b) Proposed mechanism for photocatalytic hydrogen evolution at the Ni7Fe1/PDBTSO composite

    CB—Conduction band; VB—Valence band; Eg—Optical band gaps; TEOA—Triethanolamine; LUMO—Lowest unoccupied molecular orbital; HOMO—Highest occupied molecular orbital

    下载: 全尺寸图片 幻灯片

    表  1   PDBTSO和15-Ni7Fe1/PDBTSO荧光寿命

    Table  1   Fitted decay time of the PDBTSO and 15-Ni7Fe1/PDBTSO

    Sampleτ1/nsRel/%τ2/nsRel/%τ3/nsRel/%τ/ns
    PDBTSO0.29143.680.76731.622.94624.700.502
    15-Ni7Fe1/PDBTSO0.46853.542.12237.308.2529.160.751
    Notes: τ1, τ2, τ3—Fitted fluorescence lifetime value; τ—Average lifetime; Rel—Related function.
    下载: 导出CSV

    表  2   Ni7Fe1和PDBTSO的光化学性能

    Table  2   Optical and electrochemical properties for the PDBTSO and Ni7Fe1

    SampleReduction potential/eVOxidation potential/eVELUMO(CB)/eVEHOMO(VB)/eVEga/eVEgb/eV
    PDBTSO−1.151.51−3.35−6.012.662.55
    Ni7Fe1−0.651.60−3.86−6.112.252.20
    Notes: ELUMO(CB)—Conduction band potential; EHOMO(VB)—Valence band potential; Ega—Band gaps calculated from ELUMO(CB)-EHOMO(VB); Egb—Optical band gaps; Egb=1240/λ.
    下载: 导出CSV
    • 参考文献(36)
  • [1]

    WANG X C, MAEDA K, THOMAS A, et al. A metal-free polymeric photocatalyst for hydrogen production from water under visible light[J]. Nature Materials,2009,8(1):76-80. DOI: 10.1038/nmat2317
    [2]

    CHENG C, WANG X C, LIN Y Y, et al. The effect of molecular structure and fluorination on the properties of pyrene-benzothiadiazole-based conjugated polymers for visible-light-driven hydrogen evolution[J]. Polymer Chemistry,2018,9(35):4468-4475. DOI: 10.1039/C8PY00722E
    [3]

    LIU L J, KOCHMAN M A, XU Y J, et al. Acetylene-linked conjugated polymers for sacrificial photocatalytic hydrogen evolution from water[J]. Journal of Materials Chemistry A,2021,9(32):17242-17248. DOI: 10.1039/D1TA04288B
    [4]

    DAI C H, LIU B. Conjugated polymers for visible-light-driven photocatalysis[J]. Energy & Environmental Science,2020,13(1):24-52.
    [5]

    WANG Z J, YANG X Y, YANG T J, et al. Dibenzothiophene dioxide based conjugated microporous polymers for visible-light-driven hydrogen production[J]. ACS Catalysis,2018,8(9):8590-8596. DOI: 10.1021/acscatal.8b02607
    [6]

    FU J W, YU J G, JIANG C J, et al. g-C3N4-based heterostructured photocatalysts[J]. Advanced Energy Materials,2018,8(3):1701503. DOI: 10.1002/aenm.201701503
    [7]

    YANG C, MA B C, ZHANG L Z, et al. Molecular engineering of conjugated polybenzothiadiazoles for enhanced hydrogen production by photosynthesis[J]. Angewandte Chemie International Edition,2016,128(32):9348-9352.
    [8]

    DAMAS G, MARCHIORI C F N, ARAUJO C M. On the design of donor–acceptor conjugated polymers for photocatalytic hydrogen evolution reaction: First-principles theory-based assessment[J]. The Journal of Physical Chemistry C,2018,122(47):26876-26888. DOI: 10.1021/acs.jpcc.8b09408
    [9] 王晓爽, 李育珍, 易思远, 等. Bi2MoS2O4改性g-C3N4光催化降解罗丹明B[J]. 复合材料学报, 2022, 39(8):3845-3851.

    WANG Xiaoshuang, LI Yuzhen, YI Siyuan, et al. Bi2MoS2O4 modified g-C3N4 photocatalytic degradation of Rhodamine B[J]. Acta Materiae Compositae Sinica,2022,39(8):3845-3851(in Chinese).
    [10] 胡新军, 胡勇, 谢文玲, 等. ZnS/还原氧化石墨烯复合材料的制备及光催化性能[J]. 复合材料学报, 2019, 36(1):207-212. DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180509.001

    HU Xinjun, HUong, XIE Wenling, et al. Preparation and photocatalytic properties of ZnS/reduced graphene oxide composite[J]. Acta Materiae Compositae Sinica,2019,36(1):207-212(in Chinese). DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180509.001
    [11] 黄有鹏, 吴福礼, 李兵, 等. WO3/g-C3N4复合光催化剂制备及其可见光催化性能[J]. 复合材料学报, 2021, 38(12):4287-4294. DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20210303.001

    HUANG Youpeng, WU Fuli, LI Bing, et al. Preparation and visible light catalytic performance of WO3/g-C3N4 composite photocatalyst[J]. Acta Materiae Compositae Sinica,2021,38(12):4287-4294(in Chinese). DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20210303.001
    [12]

    ZHANG X, SHEN F, HU Z C, et al. Biomass nanomicelles assist conjugated polymers/Pt cocatalysts to achieve high photocatalytic hydrogen evolution[J]. ACS Sustainable Chemistry & Engineering,2019,7(4):4128-4135.
    [13]

    SUN D R, LIU W J, FU Y H, et al. Noble metals can have different effects on photocatalysis over metal–organic frameworks (MOFs): A case study on M/NH2-MIL-125(Ti) (M=Pt and Au)[J]. Chemistry-A European Journal,2014,20(16):4780-4788. DOI: 10.1002/chem.201304067
    [14]

    LIU J Z, LI Y H, ZHOU X D, et al. Positively charged Pt-based cocatalysts: An orientation for achieving efficient photocatalytic water splitting[J]. Journal of Materials Chemistry A,2020,8(1):17-26. DOI: 10.1039/C9TA10568A
    [15]

    XIAO N, LI S, LI X, et al. The roles and mechanism of cocatalysts in photocatalytic water splitting to produce hydrogen[J]. Chinese Journal of Catalysis,2020,41(4):642-671. DOI: 10.1016/S1872-2067(19)63469-8
    [16]

    LI X G, BI W T, ZHANG L, et al. Single-atom Pt as Co-catalyst for enhanced photocatalytic H2 evolution[J]. Advanced Materials,2016,28(12):2427-2431. DOI: 10.1002/adma.201505281
    [17]

    MENG X Y, YANG Y S, CHEN L F, et al. A control over hydrogenation selectivity of furfural via tuning exposed facet of Ni catalysts[J]. ACS Catalysis,2019,9(5):4226-4235. DOI: 10.1021/acscatal.9b00238
    [18]

    GAO Z, LIU F Q, WANG L, et al. Hierarchical Ni2P@NiFeAlOx nanosheet arrays as bifunctional catalysts for superior overall water splitting[J]. Inorganic Chemistry,2019,58(5):3247-3255. DOI: 10.1021/acs.inorgchem.8b03327
    [19]

    GAO Y, DOU L G, ZHANG S, et al. Coupling bimetallic Ni-Fe catalysts and nanosecond pulsed plasma for synergistic low-temperature CO2 methanation[J]. Chemical Engineering Journal,2021,420:127693. DOI: 10.1016/j.cej.2020.127693
    [20]

    NAYAK S, MOHAPATRA L, PARIDA K. Visible light-driven novel g-C3N4/NiFe-LDH composite photocatalyst with enhanced photocatalytic activity towards water oxidation and reduction reaction[J]. Journal of Materials Chemistry A,2015,3(36):18622-18635. DOI: 10.1039/C5TA05002B
    [21]

    NAYAK S, PARIDA K M. Deciphering Z-scheme charge transfer dynamics in heterostructure NiFe-LDH/N-rGO/g-C3N4 nanocomposite for photocatalytic pollutant removal and water splitting reactions[J]. Scientific Reports,2019,9(1):2458. DOI: 10.1038/s41598-019-39009-4
    [22]

    SAHOO D P, PATNAIK S, PARIDA K. Construction of a Z-scheme dictated WO3-X/Ag/ZnCr LDH synergistically visible light-induced photocatalyst towards tetracycline degradation and H2 evolution[J]. ACS Omega,2019,4(12):14721-14741. DOI: 10.1021/acsomega.9b01146
    [23]

    SPRICK R S, BONILLO B, CLOWES R, et al. Visible-light-driven hydrogen evolution using planarized conjugated polymer photocatalysts[J]. Angewandte Chemie-International Edition,2016,55(5):1792-1796. DOI: 10.1002/anie.201510542
    [24]

    DAI C H, XU S D, LIU W, et al. Dibenzothiophene-S, S-dioxide-based conjugated polymers: Highly efficient photocatalyts for hydrogen production from water under visible light[J]. Small,2018,14(34):1801839. DOI: 10.1002/smll.201801839
    [25]

    SACHS M, SPRICK R S, PEARCE D, et al. Understanding structure-activity relationships in linear polymer photocatalysts for hydrogen evolution[J]. Nature Communications,2018,9(1):4968. DOI: 10.1038/s41467-018-07420-6
    [26]

    SHU G, LI Y D, WANG Z, et al. Poly(dibenzothiophene-S, S-dioxide) with visible light-induced hydrogen evolution rate up to 44.2 mmol·h−1·g−1 promoted by K2HPO4[J]. Applied Catalysis B: Environmental,2020,261:118230. DOI: 10.1016/j.apcatb.2019.118230
    [27]

    XU K L, CHEN G M, SHEN J Q, et al. Exfoliation and dispersion of micrometer-sized LDH particles in poly(ethylene terephthalate) and their nanocomposite thermal stability[J]. Applied Clay Science,2013,75-76:114-119. DOI: 10.1016/j.clay.2013.02.004
    [28]

    SAIAH F B D, SU B L, BETTAHAR N. Nickel-iron layered double hydroxide (LDH): Textural properties upon hydrothermal treatments and application on dye sorption[J]. Journal of Hazardous Materials,2009,165(1):206-217.
    [29]

    XU Q L, ZHANG L Y, YU J G, et al. Direct Z-scheme photocatalysts: Principles, synthesis, and applications[J]. Materials Today,2018,21(10):1042-1063. DOI: 10.1016/j.mattod.2018.04.008
    [30]

    ZHANG X Z, XIAO J, HOU M, et al. Robust visible/near-infrared light driven hydrogen generation over Z-scheme conjugated polymer/CdS hybrid[J]. Applied Catalysis B: Environmental,2018,224:871-876. DOI: 10.1016/j.apcatb.2017.11.038
    [31]

    MOHAPATRA L, PARIDA K. A review on the recent progress, challenges and perspective of layered double hydroxides as promising photocatalysts[J]. Journal of Materials Chemistry A,2016,4(28):10744-10766. DOI: 10.1039/C6TA01668E
    [32]

    WANG Z, LI C, DOMEN K. Recent developments in heterogeneous photocatalysts for solar-driven overall water splitting[J]. Chemical Society Reviews,2019,48(7):2109-2125. DOI: 10.1039/C8CS00542G
    [33]

    SHU G, WANG Y, LI Y D, et al. A high performance and low cost poly(dibenzothiophene-S, S-dioxide)@TiO2 compo-site with hydrogen evolution rate up to 51.5 mmol·h−1·g−1[J]. Journal of Materials Chemistry A,2020,8(35):18292-18301. DOI: 10.1039/D0TA06159J
    [34]

    WAGEH S, AL-GHAMDI A A, JAFER R, et al. A new heterojunction in photocatalysis: S-scheme heterojunction[J]. Chinese Journal of Catalysis,2021,42(5):667-669. DOI: 10.1016/S1872-2067(20)63705-6
    [35]

    XU Q, ZHANG L, CHENG B, et al. S-scheme heterojunction photocatalyst[J]. Chemistry,2020,6(7):1543-1559. DOI: 10.1016/j.chempr.2020.06.010
    [36]

    ZHEN L, DAN J, WANG Z H. ZnO/CdSe-diethylenetriamine nanocomposite as a step-scheme photocatalyst for photocatalytic hydrogen evolution[J]. Applied Surface Science,2020,529:147071. DOI: 10.1016/j.apsusc.2020.147071
    • 相关文章
    • 施引文献(5)

  • 期刊类型引用(2)

    1. 《中国公路学报》编辑部. 中国桥梁工程学术研究综述·2024. 中国公路学报. 2024(12): 1-160 . 百度学术
    2. 李飞，高训鹏，赵启林，王正兴，施霖. 弯压耦合作用下的复合材料预紧力齿连接力学性能研究. 复合材料科学与工程. 2023(08): 5-13 . 百度学术

    其他类型引用(3)

    • 资源附件(0)
    • 长摘要
    • 创新点
图(12)  /  表(2)
计量
  • 文章访问数:  1356
  • HTML全文浏览量:  663
  • PDF下载量:  64
  • 被引次数: 5
出版历程
  • 收稿日期:  2021-09-21
  • 修回日期:  2021-11-08
  • 录用日期:  2021-11-25
  • 网络出版日期:  2021-12-07
  • 刊出日期:  2022-11-30

目录

摘要
HTML全文

  • 1.   实验材料及方法

  • 1.1   试剂

  • 1.2   Ni7Fe1的制备

  • 1.3   Ni7Fe1/PDBTSO的制备

  • 1.4   光催化产氢性能测试

  • 1.5   循环伏安测试

  • 1.6   Ni7Fe1/PDBTSO的表征

  • 2.   结果与讨论

  • 2.1   Ni7Fe1/PDBTSO复合材料的结构

  • 2.2   Ni7Fe1/PDBTSO复合材料的形貌

  • 2.3   Ni7Fe1/PDBTSO复合材料的元素组成和价态

  • 2.4   Ni7Fe1/PDBTSO复合材料的光吸收性能

  • 2.5   Ni7Fe1/PDBTSO复合材料光催化产氢性能

  • 2.6   Ni7Fe1/PDBTSO复合材料的光电学性能

  • 2.7   Ni7Fe1/PDBTSO复合材料光催化产氢机制

  • 3.   结 论

参考文献(36)
相关文章
施引文献
资源附件(0)
长摘要
创新点

/

返回文章
返回

版权所有 © 2009 《复合材料学报》编辑部

地址: 北京海淀区学院路37号电话: 010-82316907, 82315973Email: fhclxb@buaa.edu.cn

本系统由 北京仁和汇智信息技术有限公司 开发  百度统计