Mesoporous silicon carbide nanofibers with in situ embedded carbon for co-catalyst free photocatalytic hydrogen production

光催化 材料科学 催化作用 制氢 介孔材料 碳纳米纤维 化学工程 碳纤维 碳化硅 纳米纤维 纳米技术 化学 碳纳米管 有机化学 复合材料 复合数 工程类
作者
Bing Wang,Yingde Wang,Yongpeng Lei,Nan Wu,Yanzi Gou,Cheng Han,Song Xie,Dong Fang
出处
期刊:Nano Research [Springer Science+Business Media]
卷期号:9 (3): 886-898 被引量:102
标识
DOI:10.1007/s12274-015-0971-z
摘要

Silicon carbide (SiC) has been considered a promising metal-free photocatalyst due to its unique photoelectrical properties and thermal/chemical stability. However, its performance suffers from the fast recombination of charge carriers. Herein, we report mesoporous SiC nanofibers with in situ embedded graphitic carbon (SiC NFs-Cx) synthesized via a one-step carbothermal reduction between electrospun carbon nanofibers and Si powders. In the absence of a noble metal co-catalyst, the hydrogen evolution efficiency of SiC NFs-Cx is significantly improved under both simulated solar light (180.2 μmol·g–1·h–1) and visible light irradiation (31.0 μmol·g–1·h–1) in high-pH solution. The efficient simultaneous separation of charge carriers plays a critical role in the high photocatalytic activity. The embedded carbon can swiftly transfer the photogenerated electrons and improve light absorption, whereas the additional hydroxyl anions (OH–) in highpH solution can accelerate the trapping of holes. Our results demonstrate that the production of SiC NFs-Cx, which contains exclusively earth-abundant elements, scaled up, and is environmentally friendly, has great potential for practical applications. This work may provide a new pathway for designing stable, lowcost, high efficiency, and co-catalyst-free photocatalysts.
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