多孔聚丙烯腈基光催化剂的制备与分解水产氢

摘要

为了解决传统聚丙烯腈（PAN）基光催化剂比表面积低、载流子复合率高而对光催化活性造成影响的问题，采用硬模板法结合本体聚合法合成PAN,再经热处理制备具有多孔结构的高温环化聚丙烯腈（HCPAN）材料，通过傅里叶变换红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR）、拉曼光谱、X射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectroscopy, XPS）、扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）、比表面积测试（BET）等对材料的化学组成、结构和形貌进行表征，通过紫外-可见漫反射光谱（ultraviolet-visible diffuse reflectance spectra, UV-vis DRS）、荧光光谱、电化学测试等分析了材料的光电性能，通过评估其在光照下分解水产氢的能力，考察了HCPAN的光催化性能并探究其催化机理。结果表明，HCPAN的共轭程度随热处理温度升高而加深，当热处理温度为700℃时，HCPAN-700呈现出均匀分布的孔道与高达1 032.33 m²/g的比表面积，有效地促进了催化活性位点的暴露，在光照下，其产氢速率可达102.8μmol/（g·h）。多孔的共轭结构提高了光生载流子跃迁效率，为合理设计高效PAN基光催化剂提供了参考。

关键词

催化化学 / 环化聚丙烯腈 / 硬模板法 / 光催化 / 产氢