編號：CPJS06954
篇名：TiO2/石墨烯復(fù)合材料的光生電荷分離調(diào)控與光催化產(chǎn)氫性能研究
作者：郭宇 李燕瑞 王成名 龍冉 熊宇杰
關(guān)鍵詞： TIO2 納米片/石墨烯 光生電荷分離 納米片尺寸 電子遷移 界面
機(jī)構(gòu)： 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心 西安交通大學(xué)國際可再生能源研究中心動力工程多相流國家重點實驗室
摘要： 半導(dǎo)體光生電荷分離是光催化過程中的關(guān)鍵步驟之一,其效率極大地影響了最終光催化性能.將TiO2納米片與石墨烯復(fù)合,能夠促進(jìn)TiO2中光生電子和空穴的分離,從而提高其光催化活性.為了研究光生電荷的分離對TiO2/石墨烯復(fù)合材料光催化性能的影響,通過調(diào)控TiO2納米片的尺寸來調(diào)節(jié)TiO2/石墨烯復(fù)合材料中光生電荷分離的能力,然后研究其對TiO2/石墨烯復(fù)合材料光催化性能的影響.合成了一系列不同厚度的TiO2納米片,將其與石墨烯復(fù)合,并通過光沉積負(fù)載Pt納米顆粒作為助催化劑,用于光催化產(chǎn)氫.實驗結(jié)果顯示,隨著TiO2納米片厚度減小,其與石墨烯形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)的光催化性能顯著提高.這主要是由于TiO2納米片厚度減小時,光生電子沿厚度方向穿過TiO2納米片遷移到石墨烯的距離縮短,從而減少了光生電子在遷移過程中與空穴的復(fù)合;同時TiO2納米片厚度減小使其比表面積增大,使得TiO2/石墨烯界面面積增大,從而使石墨烯更好地分離出TiO2中的光生電子,有更多的光生電子到達(dá)石墨烯參與催化反應(yīng),提高TiO2/石墨烯復(fù)合材料的光催化性能.此研究表明通過控制TiO2納米片的尺寸來調(diào)控TiO2/石墨烯復(fù)合材料中光生電子和空穴的分離,是顯著提高其光催化性能的有效途徑.
