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李長明/胡俊蝶Nano Energy: 一石二鳥!2D/2D LaVO4/gC3N4用于同時高效光催化HER與生產糠醛

李長明/胡俊蝶Nano Energy: 一石二鳥!2D/2D LaVO4/gC3N4用于同時高效光催化HER與生產糠醛
催化產氫因其環保、節能、無污染和高效等獨特優勢而成為一種非常有前途和有效的方法。有效利用催化劑的光生空穴(h+)同時阻止光生載流子的快速復合是實現高效太陽能-氫氣(STH)轉換的關鍵。
近日,蘇州科技大學李長明胡俊蝶等設計和制造出具有獨特結構的2D/2D LaVO4/gC3N4 (LaVO4/CN)異質結,可實現高效的光催化H2析出,同時產生高附加值的糠醛。
李長明/胡俊蝶Nano Energy: 一石二鳥!2D/2D LaVO4/gC3N4用于同時高效光催化HER與生產糠醛
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2D/2D光催化劑是通過自組裝方法構建的,其中方形LaVO4納米薄片緊密固定在薄層CN納米片的表面,結構良好的異質界面有利于有利于e和h+的有效傳輸。
另外,利用豐富的生物質糠醇(FFA)代替傳統的h+犧牲劑如三乙醇胺(TEOA)進行氧化半反應,FFA可以轉化為有價值的糠醛。
LaVO4/CN具有優異的光催化性能,H2析出速率為0.287 mmol g-1 h-1,糠醛生產速率為0.95 mmol g-1 h-1和在400 nm處22.16%的HER量子表觀效率(AQE)。
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機理實驗結果表明,LaVO4/CN按照Z型光催化機制進行水分解。在陽光照射下,LaVO4 CB 上的e將與CN VB上的h+結合,還原能力更強的e和氧化能力更強h+保留在CN的CB上和LaVO4 VB上。
最后,CN CB上的e可以在Pt助催化劑的幫助下將水分解為H2,而LaVO4 VB上的h+可以將FFA氧化成糠醛。
Efficient Photocatalytic H2-Evolution Coupled with Valuable Furfural-Production on Exquisite 2D/2D LaVO4/g-C3N4 Heterostructure. Nano Energy, 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106714

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