助催化剂Ni3N负载Al掺杂SrTiO3的合成及其光解水析氢应用
Co-catalyst Ni3N supported Al-doped SrTiO3: Synthesis and application to hydrogen evolution from photocatalytic water splitting
作者单位
杨茜 沈阳化工大学化学工程学院, 沈阳 110142 
常春香 沈阳化工大学化学工程学院, 沈阳 110142 
谢英鹏 沈阳化工大学化学工程学院, 沈阳 110142
资源化工与材料教育部重点实验室, 沈阳 110142 
李阳 沈阳化工大学化学工程学院, 沈阳 110142 
陈昱辉 沈阳化工大学化学工程学院, 沈阳 110142 
王博饶 沈阳化工大学化学工程学院, 沈阳 110142 
伊鲁东 资源化工与材料教育部重点实验室, 沈阳 110142 
韩忠昊 沈阳化工大学化学工程学院, 沈阳 110142 
摘要: 采用熔盐法制备出铝掺杂的钛酸锶(Al-SrTiO3),并通过水热法及气相氮化法在Al-SrTiO3表面紧密负载了Ni3N助催化剂。通过对 Ni3N/Al-SrTiO3体系载流子转移特性表征以及密度泛函理论计算分析发现,Al-SrTiO3上的光生电子在费米能级差的作用下可快速转移到Ni3N上,有效促进了Al-SrTiO3上光生载流子的分离,从而提高其分解水析氢性能。光催化析氢测试结果表明,当Ni3N助催化剂负载量(Ni与Al-SrTiO3的质量比)为7%时,Al-SrTiO3的析氢速率相对负载前提升了82倍。
关键词: 光催化  铝掺杂钛酸锶  Ni3N  析氢反应
基金项目: 国家自然科学基金面上项目(No.22478252)、国家重点研发计划项目(No.2022YFF0705104)、国家自然科学基金区域创新联合基金(No.U21A20316)、辽宁省自然科学基金联合基金计划(No.2021NLTS1210)、辽宁兴辽英才计划青年拔尖人才(No.XLYC2007193)和辽宁省博士科研启动基金(No.2022-BS-212)资助。
Abstract: Al-doped SrTiO3 (Al-SrTiO3) was prepared by the molten salt method, and then the Ni3N cocatalyst was loaded closely on the Al-SrTiO3 to obtain Ni3N /Al-SrTiO3 material by hydrothermal and gas phase nitrization method. Through fluorescence, impedance, surface photovoltage testing as well as density functional theory calculations, it is found that the photogenerated electrons on Al-SrTiO3 can quickly transfer to Ni3N under the effect of Fermi energy difference, effectively promoting the separation of photogenerated carriers on Al-SrTiO3 and improving the performance hydrogen evolution from water splitting. The photocatalytic hydrogen evolution test results showed that 7%Ni3N /Al-SrTiO3 with a loading amount (a mass ratio of Ni to Al-SrTiO3) of 7% had the highest hydrogen evolution rate, which was 82 times higher than that of Al-SrTiO3.
Keywords: photocatalytic  Al-doped SrTiO3  Ni3N  hydrogen evolution reaction
投稿时间:2024-10-15 修订日期:2025-01-12
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杨茜,常春香,谢英鹏,李阳,陈昱辉,王博饶,伊鲁东,韩忠昊.助催化剂Ni3N负载Al掺杂SrTiO3的合成及其光解水析氢应用[J].无机化学学报,2025,41(3):440-452.
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