光催化制氫被認為是解決能源問題的理想策略。石墨烯相碳氮化合物（g-C3N4）憑借其典型的結構優勢，通常被用于制備先進的光催化劑。但是，對于普通的2D層狀g-C3N4，它通常呈現出較低的光穩定性。在此，采用模板技術通過熱處理構建了3D多孔的g-C3N4/GO（p-CNG）骨架。然后，將貴金屬（Au，Pd，Pt）助催化劑分別固定在3D p-CNG骨架上以構建3D p-CNG-M（Au，Pd，Pt）復合催化劑。典型的3D多孔結構以及g-C3N4與GO之間的強相互作用增加了比表面積，并改善了助催化劑的穩定性。所得到的3D p-CNG-M復合催化劑在模擬太陽下（SSL）呈現出增強的析氫反應（HER）活性，最佳的3D p-CNG-Pt復合催化劑在pH = 10.5時具有突出的HER活性（2565.81μmol·g-1·h-1），具有更強的助催化劑-載體相互作用，該性質約為3D p-CNG骨架（18.93μmol·g-1·h-1）的136倍。
Figure 1. （a）3D p-CNG骨架和3D p-CNG-M（Au，Pd，Pt）復合催化劑的FTIR光譜和（b）XRD圖。
Figure 2. （A）3D p-CNG-M（Au，Pd，Pt）復合催化劑的合成示意圖。（B-D）3D p-CNG-M的 TEM，HRTEM， HAADF，及對應的EDX映射和SAED圖像。
Figure 3. （a-c）新鮮和回收的3D p-CNG-M（Au，Pd，Pt）復合材料的XPS高分辨率光譜，3D p-CNG骨架和3D p-CNG-M（Au，Pd，Pt）復合催化劑的（d-g）N2吸附-解吸等溫線。
Figure 4. 最佳3D p-CNG-M（Au，Pd，Pt）復合催化劑的（a）HER動力學曲線，（b）平均HER速率，（f）耐久性和（g）循環性能。（c-e）研究催化劑用量對HER性能的影響。（h）最佳3D p-CNG-M（Au，Pd，Pt）復合催化劑在不同pH下的HER性能。
該研究工作由陜西科技大學Wei Li 和Xue-chuan Wang課題組于2021年發表在Applied Catalysis B: Environmental期刊上。原文：Enhanced cocatalyst-support interaction and promoted electron transfer of 3D porous g-C3N4/GO-M (Au, Pd, Pt) composite catalysts for hydrogen evolution。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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