原位光沉积制备Z型α⁃Fe_(2)O_(3)/g⁃C_(3)N_(4)异质结及其可见光驱动光解水产氢性能

摘要

采用原位光沉积-煅烧法制得了Z型α-Fe_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)异质结复合光催化剂。分别采用透射电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、紫外可见漫反射光谱、荧光光谱以及电化学测试对样品进行了表征,并考察了可见光下光解水产氢活性。结果表明:当α-Fe_(2)O_(3)的负载量为2.9%时,α-Fe_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂具有最优的产氢催化活性,产氢速率高达1841.9μmol·g^(-1)·h^(-1),约为g-C_(3)N_(4)的3.3倍。光催化性能的提高主要归因于3方面:(1)高温煅烧过程中α-Fe_(2)O_(3)的形成,有效促进了氮化碳片层的热剥离,增大了比表面积,从而为光催化反应提供了更多反应活性位;(2)超细α-Fe_(2)O_(3)颗粒(5~8 nm)高度均匀地分散在g-C_(3)N_(4)表面,并且与其紧密结合,形成了高质量的Z型异质结;(3)Z型异质结不仅有效抑制地了光生载流子的复合,同时极大地保留了g-C_(3)N_(4)导带电子的强还原性和α-Fe_(2)O_(3)价带空穴的强氧化性。