Ni@C@TiO2核壳双重异质结的构筑及光热催化分解水产氢

作者：李勇; 高佳琦; 杜超; 赵亚丽^*; 李伯琼; 申倩倩; 贾虎生; 薛晋波^*

来源：化工学报, 2023, 74(06): 2458-2467.

• 催化剂
• 制氢
• 纳米粒子
• 异质结
• 等离激元
• 核壳结构

合理设计具有出色光吸收和电荷分离与转移能力的纳米催化剂，实现高效的光催化制氢仍然是一个挑战。借助间苯二酚-甲醛树脂(RF)模板和Ar气氛煅烧工艺构建了三元Ni@C@TiO2核壳双重异质结纳米催化剂，实现了高效热积聚和高通量电荷转移。该体系充分结合了碳层的宽带吸收、Ni纳米粒子(NPs)的等离激元特性以及TiO2的保护和催化功能。在双重异质结中建立了较大的内部电场，使电荷分离效率提高了2.4倍。得益于Ni@C芯光热效应与Ni/C-C/TiO2双重异质结的协同效应，从而实现有效的电荷分离和传输，提高了电荷转移速率；核壳结构的构建降低了体系热量损耗，最终实现高效的太阳能光热转换(光热效率78.0%)和光热催化分解水产氢性能(析氢速率为1538μmol·g-1·h-1)的提升。稳健的核壳纳米颗粒可以应用到其他光热催化系统的设计中，为开发更高效的全光谱利用型光催化剂提供思路。

• 单位
  晋中学院; 太原理工大学