物理化学学报 >> 2020, Vol. 36 >> Issue (3): 1903047.doi: 10.3866/PKU.WHXB201903047
所属专题: 光催化剂
陈锐杰1,李娣2,方振远1,黄元勇1,罗必富1,施伟东1,*()
收稿日期:
2019-03-20
录用日期:
2019-05-06
发布日期:
2019-05-08
通讯作者:
施伟东
E-mail:swd1978@ujs.edu.cn
基金资助:
Ruijie Chen1,Di Li2,Zhenyuan Fang1,Yuanyong Huang1,Bifu Luo1,Weidong Shi1,*()
Received:
2019-03-20
Accepted:
2019-05-06
Published:
2019-05-08
Contact:
Weidong Shi
E-mail:swd1978@ujs.edu.cn
Supported by:
摘要:
开发高效、稳定光解水催化剂,对于缓解能源危机和环境污染问题具有重要意义。本工作中,通过简易水热策略制备了三维纳米结构的In2O3光催化剂,该光催化剂在三维结构上具有合适的自组装程度。为了研究合适的自组装程度对光催化制氢活性的影响,我们利用该催化剂在可见光和模拟太阳光下进行光催化产氢活性测试。结果发现,In2O3-150 (水热温度为150 ℃样品)的光催化活性最佳,这可能是由于其在三维结构上具有合适的自组装程度,这种合适的自组装程度有利于光在催化剂内部的反射以及气体的溢出。通过光催化循环测试,In2O3-150表现出优异的光催化稳定性。本工作突出了控制In2O3三维纳米结构自组装程度的重要性,并探讨了其在可见光和模拟太阳光下制氢的性能及机理。
陈锐杰,李娣,方振远,黄元勇,罗必富,施伟东. In2O3三维纳米结构的控制合成及高效光解水产氢活性研究[J]. 物理化学学报, 2020, 36(3), 1903047. doi: 10.3866/PKU.WHXB201903047
Ruijie Chen,Di Li,Zhenyuan Fang,Yuanyong Huang,Bifu Luo,Weidong Shi. Controlling Self-Assembly of 3D In2O3 Nanostructures for Boosting Photocatalytic Hydrogen Production[J]. Acta Physico-Chimica Sinica 2020, 36(3), 1903047. doi: 10.3866/PKU.WHXB201903047
Fig 4
The photocatalytic activities of as-obtained samples under visible-light irradiation (λ > 400 nm). (a) Schedule of photocatalytic hydrogen evolution; (b) HER of as-obtained samples; (c) Stability test of photocatalytic activity for hydrogen production over the as-synthesized samples and (d) XRD patterns of In2O3-150 sample before and the photocatalytic reaction. "
Fig 5
The photocatalytic activities of as-obtained samples under the simulated solar light. (a) Schedule of photocatalytic hydrogen evolution; (b) HER of as-obtained samples; (c) Stability test of photocatalytic activity for hydrogen production over the as-synthesized samples and (d) XRD patterns of In2O3-150 sample before and the photocatalytic reaction. "
1 |
Chen X. ; Shen S. ; Guo L. ; Mao S. Chem. Rev. 2010, 110, 6503.
doi: 10.1021/cr1001645 |
2 |
Kudo A. ; Miseki Y. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 253.
doi: 10.1039/b800489g |
3 |
Tong H. ; Ouyang S. ; Bi Y. ; Umezawa N. ; Oshikiri M. ; Ye J. Adv. Mater. 2012, 24, 229.
doi: 10.1002/adma.201102752 |
4 |
Wang X. ; Jing D. ; Ni M. Sci. Bull. 2017, 62, 597.
doi: 10.1016/j.scib.2017.04.021 |
5 |
Zhang C. ; Wu Z. J. ; Liu J. J. ; Piao L. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2017, 33, 1492.
doi: 10.3866/PKU.WHXB201704141 |
张弛; 吴志娇; 刘建军; 朴玲钰. 物理化学学报, 2017, 33, 1492.
doi: 10.3866/PKU.WHXB201704141 |
|
6 |
Huang Y. ; Li D. ; Fang Z. ; Chen R. ; Luo B. ; Shi W. Appl. Catal. B: Environ. 2019, 254, 128.
doi: 10.1016/j.apcatb.2019.04.082 |
7 |
Tang C. ; Zhang R. ; Lu W. ; He L. ; Jiang X. ; Asiri A. M. ; Sun X. Adv. Mater. 2017, 29, 1602441.
doi: 10.1002/adma.201602441 |
8 |
Chen X. ; Pan J. M. ; Yan Y. S. Acta Phys. -Chim. Sin. 2016, 32, 2794.
doi: 10.3866/PKU.WHXB201609073 |
陈香; 潘建明; 闫永胜. 物理化学学报, 2016, 32, 2794.
doi: 10.3866/PKU.WHXB201609073 |
|
9 |
Shin S. S. ; Yeom E. J. ; Yang W. S. ; Hur S. ; Kim M. G. ; Im J. ; Seo J. ; Noh J. H. ; Seok S. I. Science 2017, 356, 167.
doi: 10.1126/science.aam6620 |
10 |
Fujishima A. ; Honda K. Nature 1972, 238, 37.
doi: 10.1038/238037a0 |
11 |
Wang X. ; Maeda K. ; Thomas A. ; Takanabe K. ; Xin G. ; Carlsson J. M. ; Domen K. ; Antonietti M. Nat. Mater. 2009, 8, 76.
doi: 10.1038/NMAT2317 |
12 |
Han Q. ; Wang B. ; Zhao Y. ; Hu C. ; Qu L. Angew. Chem. Int. Edit. 2015, 54, 11433.
doi: 10.1002/anie.201504985 |
13 |
Yang X. ; Chen L. ; Liu Y. ; Rooke J. C. ; Sanchez C. ; Su B. Chem. Soc. Rev. 2017, 46, 481.
doi: 10.1039/c6cs00829a |
14 |
Zhou L. ; Zhuang Z. ; Zhao H. ; Lin M. ; Zhao D. ; Mai L. Adv. Mater. 2017, 29, 1602914.
doi: 10.1002/adma.201602914 |
15 |
Hara M. ; Kondo T. ; Komoda M. ; Ikeda S. ; Shinohara K. ; Tanaka A. ; Kondo J. N. ; Domen K. Chem. Commun. 1998, 3, 357.
doi: 10.1039/a707440i |
16 |
Luevano-Hipolito E. ; Torres-Martinez L. ; Sanchez-Martinez D. ; Cruz M. R. A. Int. J. Hydrog. Energy 2017, 42, 12997.
doi: 10.1016/j.ijhydene.2017.03.192 |
17 |
Kwon Y. ; Soon A. ; Han H. ; Lee H. J. Mater. Chem.A 2015, 3, 156.
doi: 10.1039/c4ta04863f |
18 |
Wolcott A. ; Smith W. A. ; Kuykendall T. R. ; Zhao Y. ; Zhang J. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 1849.
doi: 10.1002/adfm.200801363 |
19 |
Takahara Y. ; Kondo J. ; Takata T. ; Lu D. ; Domen K. Chem. Mater. 2001, 13, 1194.
doi: 10.1021/cm000572i |
20 |
Yu H. ; Sun D. ; Liu J. ; Fang Y. ; Li C. Int. J. Hydrogen Energy 2016, 41, 17225.
doi: 10.1016/j.ijhydene.2016.07.139 |
21 |
Bao N. ; Shen L. ; Takata T. ; Domen K. Chem. Mater. 2008, 20, 110.
doi: 10.1021/cm7029344 |
22 |
Li Q. ; Guo B. ; Yu J. ; Ran J. ; Zhang B. ; Yan H. ; Gong J. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 10878.
doi: 10.1021/ja2025454 |
23 |
Shen S. ; Zhao L. ; Guo L. Int. J. Hydrog. Energy 2008, 33, 4501.
doi: 10.1016/j.ijhydene.2008.05.043 |
24 |
Hong Y. ; Fang Z. ; Yin B. ; Luo B. ; Zhao Y. ; Shi W. ; Li C. Int. J. Hydrog. Energy 2017, 42, 6378.
doi: 10.1016/j.ijhydene.2016.12.055 |
25 |
Holladay J. D. ; Hu J. ; King D. L. ; Wang Y. Catal. Today 2009, 139, 244.
doi: 10.1016/j.cattod.2008.08.039 |
26 |
Low J. ; Yu J. ; Jaroniec M. ; Wageh S. ; Al-Ghamdi A. A. Adv. Mater. 2017, 29, 1601694.
doi: 10.1002/adma.201601694 |
27 |
Nikolaidis P. ; Poullikkas A. Renew. Sustain. Energy Rev. 2017, 67, 597.
doi: 10.1016/j.rser.2016.09.044 |
28 |
Lin L. ; Zhou W. ; Gao R. ; Yao S. ; Zhang X. ; Xu W. ; Zheng S. ; Jiang Z. ; Yu Q. ; Li Y. Nature 2017, 544, 80.
doi: 10.1038/nature21672 |
29 |
King P. D. C. ; Veal T. D. ; Fuchs F. ; Wang C. Y. ; Payne D. J. ; Bourlange A. ; Zhang H. ; Bell G. R. ; Cimalla V. ; Ambacher O. Phys. Rev. B 2009, 79, 205211.
doi: 10.1103/PhysRevB.79.205211 |
30 |
Pan Y. ; You Y. ; Xin S. ; Li Y. ; Fu G. ; Cui Z. ; Men Y. ; Cao F. ; Yu S. ; Goodenough J. B. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 4123.
doi: 10.1021/jacs.7b00266 |
31 |
Gan J. ; Lu X. ; Wu J. ; Xie S. ; Zhai T. ; Yu M. ; Zhang Z. ; Mao Y. ; Wang S. ; Shen Y. Sci. Rep. 2013, 3, 1021.
doi: 10.1038/srep01021 |
32 |
Cao S. ; Liu X. ; Yuan Y. ; Zhang Z. ; Liao Y. ; Fang J. ; Loo S. C. J. ; Sum T. C. ; Xue C. Appl. Catal. B: Environ. 2014, 147, 940.
doi: 10.1016/j.apcatb.2013.10.029 |
33 |
Ramos-Ramon J. A. ; Pal U. ; Cremades A. ; Maestre D. Appl. Surf. Sci. 2018, 439, 1010.
doi: 10.1016/j.apsusc.2018.01.125 |
34 |
Wang X. ; Su J. ; Chen H. ; Li G. ; Shi Z. ; Zou H. ; Zou X. ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 16335.
doi: 10.1021/acsami.7b04395 |
35 |
Liu J. ; Li S. ; Zhang B. ; Wang Y. ; Gao Y. ; Liang X. ; Wang Y. ; Lu G. J. Colloid. Interface Sci. 2017, 504, 206.
doi: 10.1016/j.jcis.2017.05.053 |
36 |
Jiang Z. ; Jiang D. ; Yan Z. ; Liu D. ; Qian K. ; Xie J. Appl. Catal. B: Environ. 2015, 170, 195.
doi: 10.1016/j.apcatb.2015.01.041 |
37 |
Ma D. ; Shi J. ; Zou Y. ; Fan Z. ; Shi J. ; Cheng L. ; Sun D. ; Wang Z. ; Niu C. Nanoscale 2018, 10, 7860.
doi: 10.1039/c8nr00170g |
38 |
Zhang Y. ; Zhang J. ; Nie M. ; Sun K. ; Li C. ; Yu J. J. Nanopart. Res. 2015, 17, 322.
doi: 10.1007/s11051-015-2887-7 |
39 |
Padmanathan N. ; Shao H. ; McNulty D. ; O'Dwyer C. ; Razeeb K. M. J. Mater. Chem. A 2016, 4, 4820.
doi: 10.1039/c5ta10407f |
40 |
Al-Resheedi A. ; Alhokbany N. S. ; Mahfouz R. M. Mater. Res. 2014, 17, 346.
doi: 10.1590/S1516-14392014005000019 |
41 |
Tahir M. ; Tahir B. ; Amin N. ; Alias H. A. S. ; Alias H. Appl. Surface Sci. 2016, 389, 46.
doi: 10.1016/j.apsusc.2016.06.155 |
42 |
Wu M. ; Wang C. ; Zhao Y. ; Xiao L. ; Zhang C. ; Yu X. ; Luo B. ; Hu B. ; Fan W. ; Shi W. CrystEngComm 2015, 17, 2336.
doi: 10.1039/c4ce02262a |
43 |
Huang F. ; Yang W. ; He F. ; Liu S. Sensor. Actuat. B: Chem. 2016, 235, 86.
doi: 10.1016/j.snb.2016.05.060 |
44 |
Chen X. ; Li R. ; Pan X. ; Huang X. ; Yi Z. Chem. Eng. J. 2017, 320, 644.
doi: 10.1016/j.cej.2017.03.072 |
45 |
Zhou X. ; Wu J. ; Li Q. ; Zeng T. ; Ji Z. ; He P. ; Pan W. ; Qi X. ; Wang C. ; Liang P. J. Catal. 2017, 355, 26.
doi: 10.1016/j.jcat.2017.09.006 |
46 |
Tian N. ; Zhang Y. ; Li X. ; Xiao K. ; Du X. ; Dong F. ; Waterhouse G. I. N. ; Zhang T. ; Huang H. Nano Energy 2017, 38, 72.
doi: 10.1016/j.nanoen.2017.05.038 |
47 |
Zhang G. ; Lan Z. ; Wang X. Chem. Sci. 2017, 8, 5261.
doi: 10.1039/c7sc01747b |
48 |
Zhang G. ; Lan Z. ; Lin L. ; Lin S. ; Wang X. Chem. Sci. 2016, 7, 3062.
doi: 10.1039/c5sc04572j |
49 |
Fang Z. ; Hong Y. ; Li D. ; Luo B. ; Mao B. ; Shi W. ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 20521.
doi: 10.1021/acsami.8b04783 |
50 |
Li H. ; Bian Z. ; Zhu J. ; Zhang D. ; Li G. ; Huo Y. ; Li H. ; Lu Y. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 8406.
doi: 10.1021/ja072191c |
51 |
Zhang L. ; Yu J. Chem. Commun. 2003, 16, 2078.
doi: 10.1039/b306013f |
52 |
Tian G. ; Chen Y. ; Zhou W. ; Pan K. ; Tian C. ; Huang X. ; Fu H. CrystEngComm 201, 13, 2994.
doi: 10.1039/c0ce00851f |
53 |
Zhou C. ; Shi R. ; Shang L. ; Zhao Y. ; Waterhouse G. ; Wu L. ; Tung C. ; Zhang T. ChemPlusChem 2017, 82, 181.
doi: 10.1002/cplu.201600501 |
54 |
Zhou C. ; Shi R. ; Shang L. ; Zhao Y. ; Wu L. ; Tung C. ; Zhang T. Chin. J. Catal. 2018, 39, 395.
doi: 10.1016/S1872-2067(17)62963-2 |
55 |
Shi R. ; Chao Y. ; Bao Y. ; Zhao Y. ; Waterhouse G. ; Fang Z. ; Wu L. ; Tung C. ; Yin Y. ; Zhang T. Adv. Mater. 2017, 29, 1700803.
doi: 10.1002/adma.201700803 |
[1] | 雷永刚, 赵天宇, 黄锦鸿, 张颖贞, 臧雪瑞, 李晓, 蔡伟龙, 黄剑莹, 胡军, 赖跃坤. 金属碳化钨与液相染料光敏剂协同促进光催化制氢[J]. 物理化学学报, 2023, 39(4): 2206006 -0 . |
[2] | 蔡晓燕, 杜家豪, 钟光明, 张一鸣, 毛梁, 娄在祝. S-型异质结CeO2/ZnxCd1−xIn2S4空心结构的构建及其可见光分解水制氢性能[J]. 物理化学学报, 2023, 39(11): 2302017 - . |
[3] | 黄悦, 梅飞飞, 张金锋, 代凯, Graham Dawson. 一维/二维W18O49/多孔g-C3N4梯形异质结构建及其光催化析氢性能研究[J]. 物理化学学报, 2022, 38(7): 2108028 - . |
[4] | 樊晔, 曹崇梅, 方云, 夏咏梅. 自交联共轭亚油酸囊泡基荧光纳米点的构筑及其荧光特性[J]. 物理化学学报, 2022, 38(3): 2002032 - . |
[5] | 李红英, 龚海明, 靳治良. In2O3修饰三维纳米花MoSx构建S型异质结用于高效光催化产氢[J]. 物理化学学报, 2022, 38(12): 2201037 - . |
[6] | 李云锋, 张敏, 周亮, 杨思佳, 武占省, 马玉花. g-C3N4表面改性及其光催化制H2与CO2还原研究进展[J]. 物理化学学报, 2021, 37(6): 2009030 - . |
[7] | 梅子慧, 王国宏, 严素定, 王娟. 微波辅助快速制备2D/1D ZnIn2S4/TiO2 S型异质结及其光催化制氢性能[J]. 物理化学学报, 2021, 37(6): 2009097 - . |
[8] | 陈灵珊, 洪苑秀, 贺石生, 范震, 杜建忠. 聚(ε-己内酯)-多肽共聚物胶束增强抗生素的抗菌活性[J]. 物理化学学报, 2021, 37(10): 1910059 - . |
[9] | 王苗, 郑虹宁, 许菲. 异氰酸苯酯诱导的类胶原多肽自组装[J]. 物理化学学报, 2021, 37(10): 1911039 - . |
[10] | 张静, 王丽娜, 陈晓飞, 王玉峰, 牛成艳, 吴立新, 唐智勇. 氧化还原对Lindqvist型多金属氧簇复合物自组装的动态调控[J]. 物理化学学报, 2020, 36(9): 1912002 - . |
[11] | 赵亚楠, 何敏, 刘晓芳, 刘斌, 杨建辉. 金二元纳米晶超晶格的自组装和结构表征[J]. 物理化学学报, 2020, 36(9): 1908041 - . |
[12] | 王梁,朱澄鹭,殷丽莎,黄维. Pt-M (M = Co, Ni, Fe)/g-C3N4复合材料构建及其高效光解水制氢性能[J]. 物理化学学报, 2020, 36(7): 1907001 - . |
[13] | 潘金波,申升,周威,唐杰,丁洪志,王进博,陈浪,区泽堂,尹双凤. 光催化制氢研究进展[J]. 物理化学学报, 2020, 36(3): 1905068 - . |
[14] | 高飞雪, 陈拥军, 刘冬生, 刘鸣华, 田中群, 张希. “可控自组装体系及其功能化”重大研究计划取得系列重要研究成果[J]. 物理化学学报, 2020, 36(11): 2006060 - . |
[15] | 邢蕊蕊, 邹千里, 闫学海. 肽基超分子胶体[J]. 物理化学学报, 2020, 36(10): 1909048 - . |
|