Three-dimensional ordered macroporous g-C3N4-Cu2O-TiO2 heterojunction for enhanced hydrogen production

光催化 异质结 材料科学 制氢 化学工程 催化作用 多孔性 降级(电信) 比表面积 纳米技术 光电子学 化学 复合材料 有机化学 计算机科学 工程类 电信
作者
Ben Chen,Jing Yu,Rui Wang,Xianggong Zhang,Beibei He,Jun Jin,Huanwen Wang,Yansheng Gong
出处
期刊:Science China. Materials [Springer Science+Business Media]
卷期号:65 (1): 139-146 被引量:28
标识
DOI:10.1007/s40843-021-1714-9
摘要

In this study, a g-C3N4-Cu2O-TiO2 photocatalyst with a novel three-dimensional ordered macroporous (3DOM) structure was successfully prepared using a sacrificial template strategy and a photodeposition method. The influence of the special porous structure with cross pore channels on the photocatalytic properties of the as-prepared sample was studied in detail. Compared with the original photocatalyst (TiO2 with 3 wt% Pt), g-C3N4-Cu2O-TiO2 exhibited a higher specific surface area and more active sites, thus accelerating the separation efficiency of the photogenerated electron-hole pair. Consequently, the as-prepared photocatalyst showed good photocatalytic performance, reaching a maximum hydrogen production rate of 12,108 µmol g−1 h−1 and approximately five times higher than that of the pristine comparison sample. The enhanced photoactivity of the g-C3N4-Cu2O-TiO2 heterojunction can be ascribed to its double p-n heterojunction and robust porous structure, where the photodeposited Cu2O plays a synergistic catalytic role in the photocatalytic process and the outer clad g-C3N4 layer prevents Cu2O oxidation. Additionally, the possible photocatalytic mechanism was briefly discussed based on the experimental results. This work identifies viable pathways for developing low-cost heterojunction photocatalysts with highly efficient photocatalytic activity toward improved solar energy conversion.

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