Catalysis B:MXene助力光催化合成NH3
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详细介绍

Ti3C2 MXenes是一种新型的二维层状材料,由于其具有较大的表面积、二维层状结构、较大的电容量、优异的导电性以及对N2分子的有效的化学吸附/活化作用,被成功地用作一种新型高效的助催化剂来提高P25光催化NH3的合成性能。

成果简介

近日,西北大学Hai-Ying Jiang教授英国伦敦大学学院的Junwang Tang教授在国际顶级期刊Applied Catalysis B: Environmental发表了题目为2D-layered Ti3C2 MXenes for Promoted Synthesis of NH3 on P25 Photocatalysts的论文。光照与纯P25相比,6% Ti3C2 MXenes-P25的优化样品的NH3的产率提高了5倍,与测量的光电流密度和电荷寿命一致。进一步的力学研究表明,Ti3C2在光生电子空穴对的分离中起着重要的作用,可以积累从激发的P25中激发的电子。最重要的是,根据ESR谱和DFT计算,Ti3C2可以显著改善N2的化学吸附和活性。此外,负载于P25上的Ti3C2 MXenes可以在P25中引入氧空位,也有利于光催化NH3的合成。因此,这项研究为从空气中N2光催化合成NH3的工艺提供了一种高效、有前景的助催化剂。

1 Ti3C2 MXenes-P25的形貌。

2 Ti3C2 MXenes-P25的结构。

3 不同的Ti3C2 MXenes-P25合成NH3的产率。

4 水和甲醇为H源时Ti3C2 MXenes-P25合成NH3的产率。

5 Ti3C2 MXenes-P25的光电流响应。

6 平板模型。

7 Ti3C2 MXenes-P25的合成NH3的机理图。

结 论

综上所述,Ti3C2 MXene被成功地用作新型合成NH3的助催化剂。在光照下Ti3C2 MXenesP25制备NH3具有高效的促进作用。其中,6% Ti3C2 MXenes-P25样品具有最高的光催化活性。Ti3C2 MXenesP25中引入了掺杂的氧空位,不仅减弱了被激发的电子空穴对的复合,而且促进了光催化剂对N2的吸附。这项工作为从空气中N2的光催化合成NH3提供了一种高效、有前景的助催化剂。


原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0926337320304690

信息来源:MXene学术

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