构建双通道路径增强iCOF/Bi2O3 S型异质结在纯水体系中光催化合成H2O2性能

O643; 太阳能光催化技术是一种绿色、经济、可持续的制备H2O2方法,被认为是取代传统蒽醌法最有前景的策略.然而,由于有限的光捕获能力、快速的光生载流子复合以及氧化还原能力不足等问题,单一组分光催化剂表现出温和的光催化活性.并且,在光催化合成H2O2反应系统中需要额外添加牺牲剂.在这项研究中,我们通过光沉积法将Bi2O3(BO)纳米颗粒负载于离子型有机共价框架材料(iCOF)纳米纤维上,构建一种S型异质结用于双通道路径光催化合成H2O2.在纯水体系中,在iCOF表面负载10 wt%BO时,复合催化剂iCOF/BO10表现出最高的H2O2产率,达到了9.76 mmol·g?1·h?1(在420...

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Published in物理化学学报 Vol. 40; no. 11; pp. 53 - 54
Main Authors 夏阳, 张康延, 杨恒, 史利娟, 易群
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 武汉工程大学化工与制药学院,绿色化工过程教育部重点实验室,武汉 430072%武汉轻工大学化学与环境工程学院,武汉 430023 2024
Subjects
双通道路径
无牺牲剂
S型异质结
Photocatalysis
Non-sacrificial agent
H2O2 production
Dual channels
光催化
H2O2合成
S-scheme heterojunction
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ISSN1000-6818
DOI10.3866/PKU.WHXB202407012

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Summary:O643; 太阳能光催化技术是一种绿色、经济、可持续的制备H2O2方法,被认为是取代传统蒽醌法最有前景的策略.然而,由于有限的光捕获能力、快速的光生载流子复合以及氧化还原能力不足等问题,单一组分光催化剂表现出温和的光催化活性.并且,在光催化合成H2O2反应系统中需要额外添加牺牲剂.在这项研究中,我们通过光沉积法将Bi2O3(BO)纳米颗粒负载于离子型有机共价框架材料(iCOF)纳米纤维上,构建一种S型异质结用于双通道路径光催化合成H2O2.在纯水体系中,在iCOF表面负载10 wt%BO时,复合催化剂iCOF/BO10表现出最高的H2O2产率,达到了9.76 mmol·g?1·h?1(在420 nm处的量子效率为5.5%).这一性能分别是纯iCOF的2.2倍,纯BO的5.6倍.原位表征技术(包括原位X射线光电子能谱、DFT理论计算、活性物种捕获实验以及原位漫反射红外傅里叶变换光谱)揭示该S型异质结不仅能促进光生载流子的分离和增强光吸收能力,而且能实现氧化还原能力最大化,使得反应体系同时通过间接2e?氧气还原反应和4e?水氧化反应双通道路径产生H2O2.此外,4e?水氧化反应生成的O2能够通过间接2e?氧气还原反应加快H2O2生成的反应动力学,实现光催化H2O2的全合成.该项工作为开发新颖催化剂实现高效光催化合成H2O2提供了独特的见解.
ISSN:1000-6818
DOI:10.3866/PKU.WHXB202407012