Ultrathin graphene encapsulated Cu nanoparticles: A highly stable and efficient catalyst for photocatalytic H2 evolution and degradation of isopropanol

光催化 材料科学 降级(电信) 石墨烯 催化作用 化学工程 纳米颗粒 纳米技术 化学 有机化学 计算机科学 电信 工程类
作者
Liteng Ren,Lihang Tong,Xinli Yi,Wei Zhou,Defa Wang,Lequan Liu,Jinhua Ye
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:390: 124558-124558 被引量:65
标识
DOI:10.1016/j.cej.2020.124558
摘要

Cu is a promising candidate for developing efficient and cost-effective catalysts for metal-induced photocatalysis. A highly desirable yet great challenge is the preparation of stable Cu-based photocatalysts, and its application in photocatalytic H2 evolution and photodegradation are desirable to explore. In this study, ultrathin graphene-coated metal Cu nanoparticles (NPs) are fabricated through a two-step pyrolysis process using MOFs as precursors and show remarkable stability even in an oxidative atmosphere. Benefiting from the nanostructure, the optimized [email protected]/SrTiO3 shows a photocatalytic H2 evolution rate of 255.3 µmol·g−1·h−1, and the apparent quantum efficiency (AQE) reaches 3.8% at 420 nm. The acetone evolution rate of [email protected]/SrTiO3 is approximately 21-fold higher than that of Cu/STO in photocatalytic isopropyl alcohol (IPA) degradation under visible light. Moreover, the graphene layer demonstrated a quasi-cocatalyst effect. Time-resolved photoluminescence and theoretical calculations reveal that the ultrathin graphene layer promotes charge separation and induces electron density redistribution over [email protected], which distinctly boosts H2 evolution. This work provides an effective method to protect Cu NPs and a broader prospect for exploring non-precious Cu-based nanocomposites in photocatalytic conversion.
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