硫化コバルト修飾グラファイトアルキンは,S型ヘテロ接合の高効率光触媒水素製造をつくる。【JST・京大機械翻訳】

Jin Zhiliang; Li Hongying; Li Junke

文献

J-GLOBAL ID：202202290515198813 整理番号：22A0988812

硫化コバルト修飾グラファイトアルキンは,S型ヘテロ接合の高効率光触媒水素製造をつくる。【JST・京大機械翻訳】

Efficient photocatalytic hydrogen evolution over graphdiyne boosted with a cobalt sulfide formed S-scheme heterojunction

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号： 2 ページ： 303-315 発行年： 2022年
JST資料番号： B0927B ISSN： 0253-9837 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：中国 (CHN) 言語：中国語 (ZH)

グラファイトアルキン(GDY,g-CnH2n-2)はspとsp2混成炭素原子からなる二次元炭素材料であり、その独特なナノスケール細孔、二次元層状共役骨格構造及び半導体性質などの特性のため、エネルギー、電気化学、光触媒、光学、光などの特性などの特徴を有する。電子学などの多くの分野では顕著な優位性がある。良好な層状構造を有する新しい炭素材料であり、その調節可能な電子構造は、グラフェンの明らかなバンドギャップの欠点を補い、光触媒分解水分野で広い応用前景を示すことが期待される。本論文では,CuI粉末を触媒として用いて,グラファイトアルキンを調製する新しい方法を開発し,Co9S8-GDY-CuI複合材料を調製した。すなわち、有機合成法と水熱法により、GDY-CuIシート材料をCo9S8ナノ粒子と複合させ、S型ヘテロ接合を合理的に構築し、良好な光触媒活性を示した。グラファイトアルキンの層状構造はCo9S8ナノ粒子の分散に有利であり、粒子凝集を有効に避け、より多くの活性サイトを露出できる。グラファイトアルキンのユニークな電子移動特性は,染料分子とのその相互作用と結合に優れた電子移動特性を示す。従って、調製したCo9S8-GDY-CuIの色素増感システムにおける水素発生活性は1411.82μmolg-1h-1に達し、純黒鉛アルキンの10.29倍である。この複合材料の水素発生活性向上の内在的理由を,キャラクタリゼーション技術によって研究した。Raman分光法の結果は,C-C(sp2)とC-C(sp)の形がC-C(sp2)とC-C(sp)の形で存在し,それらの間のピーク面積の比は約1:2であり,この結果は理論値と一致することを示した。赤外スペクトルの結果は,C≡Cが純粋なグラファイトと複合材料に存在することを示した。紫外可視拡散反射とモット-ショットキーキャラクタリゼーションの結果を結びつけて、材料のバンド構造について深く分析し、この反応の可能なメカニズムを提案した。結果は,Co9S8-GDY-CuI試料が二重S型ヘテロ接合を形成し,電子の分離と転移を効果的に加速することを示した。S型ヘテロ接合の存在は材料内部の電荷分離効率を高め、より有効な酸化還元電位を保留し、この材料の光触媒分解水反応の進行に有利である。さらに、複合材料中のCo9S8ナノ粒子の導入はCo9S8-GDY-CuIの可視光吸収能力を高め、可視光に対する利用率を増強した。光ルミネセンススペクトルと電気化学測定結果は,複合材料中の光生成電子-正孔対の再結合が効果的に抑制され,Co9S8-GDY-CuI材料の水素発生活性が向上した内在的理由の1つであることを示した。上述の研究により、Co9S8-GDY-CuI間のヘテロ接合の構築は材料の光触媒反応のための有効な電子移動経路を提供した。グラファイトアルキン材料が光触媒分解水から水素を分解する領域において、参考となる新たな考え方を提供した。Data from Wanfang. Translated by JST.【JST・京大機械翻訳】

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光化学一般

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