非貴金屬Co5.47N/N-rGO助催化劑增強TiO2光催化制氫性能

安琳, 吳淏, 韓鑫, 李耀剛, 王宏志, 張青紅

補充材料

非貴金屬Co5.47N/N-rGO助催化劑增強TiO2光催化制氫性能

安琳1, 吳淏1, 韓鑫2, 李耀剛1, 王宏志1, 張青紅1

(1. 東華大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 纖維材料改性國家重點實驗室, 上海 201620; 2. 華東理工大學(xué) 化工學(xué)院 化學(xué)工程聯(lián)合國家重點實驗室, 上海 200237)

圖S1為原料GO和實驗制得NGCo的XRD圖譜。由圖可見, 經(jīng)過氨氣處理后, 2=10.04°處GO的峰完全消失, 同時在226.2°出現(xiàn)了一個新的寬化衍射峰, 對應(yīng)rGO的(002)晶面, 這一現(xiàn)象說明GO全部轉(zhuǎn)變成rGO[S1–S3]。NGCo的XRD譜圖在2=43.7°和50.8°處出現(xiàn)新的衍射峰, 與立方相Co5.47N的標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDF 41-0943)吻合, 歸屬為(111)和(200)晶面, 說明制得的樣品為rGO和Co5.47N的混合物。

根據(jù)物理吸附等溫線分類, 圖S2的線形可以歸屬于Ⅲ類型, 為無孔或者大孔結(jié)構(gòu)[S4]。由BET方程可以得出P25、NGCo和P25/NGCo-25樣品的比表面積分別為52.7、145.9和66.7 m2?g–1, 引入高比表面積NGCo提高了復(fù)合樣品的比表面積, 但是低于兩者的加和計算值(76.0 m2?g–1), 說明兩者復(fù)合界面牢固, 一定程度上減少了比表面積。

圖S3(a～d)分別為NGCo、P25/NGCo-5、P25/ NGCo-15和P25/NGCo-25樣品的SEM照片。從圖3(a)可以看出NGCo為片狀結(jié)構(gòu), 圖3(c～d)顯示P25納米顆粒負(fù)載在NGCo表面。隨著NGCo含量增加, 片狀結(jié)構(gòu)越來越多, P25顆粒更均勻地附著在NGCo表面, NGCo的片狀結(jié)構(gòu)對P25顆粒起到了很好的負(fù)載作用, 兩者接觸充分, 減少了顆粒的團(tuán)聚。rGO納米片可以更好地促進(jìn)光生載流子的傳輸和分離, 有利于提升光催化性能[S5]。

圖S1 GO和NGCo的XRD圖譜

Fig. S1 XRD patterns of GO and NGCo

圖S2 P25、NGCo和P25/NGCo-25的N2吸脫附等溫線

Fig. S2 N2adsorption-desorption isotherms of P25, NGCo and P25/NGCo-25

圖S3 NGCo(a)、P25/NGCo-5(b)、P25/NGCo-15(c)和P25/ NGCo-25(d)的SEM 照片

Fig. S3 SEM images of NGCo (a), P25/NGCo-5 (b), P25/ NGCo-15 (c) and P25/NGCo-25 (d)

表S1 TiO2基光催化劑制氫性能比較

Table S1 H2evolution performances of TiO2based photocatalysts

PhotocatalystVolume percent of sacrificial agentIrradiation sourceHydrogen evolution /(mmol·h–1·g–1)Ref. TiO2-Au20% methanol300 W Xe lamp3.57[4] P25-Cu/Ni37.5% methanol300 W Xe lamp (λ<420 nm)13.5[8] P25-C6010% TEOA300 W Xe lamp0.59[10] TiO2-MoS220% methanol300 W Xe lamp1.44[11] P25-CoPx20% methanolAM1.5G sunlight simulator0.82[S6] P25-Co5.47N/N-rGO20% methanol300 W Xe lamp11.71This work

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Non-precious Metals Co5.47N/Nitrogen-doped rGO Co-catalyst Enhanced Photocatalytic Hydrogen Evolution Performance of TiO2

AN Lin1, WU Hao1, HAN Xin2, LI Yaogang1, WANG Hongzhi1, ZHANG Qinghong1

(1. State Key Laboratory for Modification of Chemical Fibers and Polymer Materials, College of Materials Science and Engineering, Donghua University, Shanghai 201620, China; 2. State Key Laboratory of Chemical Engineering, School of Chemical Engineering, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China)