椰殼納米炭的電催化和光催化性能研究.pdf

1、椰子殼是一種可再生的生物質(zhì)資源，以其為原料制各的活性炭具有空隙發(fā)達、吸附性能好、強度高、易再生、經(jīng)濟耐用等優(yōu)點，主要用于飲用水、制酒、飲料、工業(yè)污水的吸附凈化處理。椰殼中含有豐富的木質(zhì)素、纖維素和戊聚糖，為椰殼炭帶來豐富的含氧基團和獨特的炭結(jié)構(gòu)。椰殼炭的結(jié)構(gòu)、性能及其應用，是生物質(zhì)化工領域中一個有待進一步開發(fā)的領域。本文嘗試將椰殼納米炭(CSC)材料拓展應用于電催化和光催化反應。
　　所制備的CSC納米片狀粉末具有典型的sp2雜化

2、碳網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，富含多種含氧基團以及孔徑4nm以下的納米孔，BET比表面積高達2500m2g-1以上。利用CSC制作碳糊電極，分別用于無水茶堿（2，4-二氧四氫蝶啶或2，4-二羥基蝶啶）的還原反應和酸性溶液中的析氫還原反應。CSC對無水茶堿沒有明顯的吸附作用，不能增強無水茶堿的還原峰及再氧化峰的法拉第電流，但顯著增強電勢掃描過程中的背景電流。而CSC對析氫反應有很強的電催化作用，與石墨碳糊電極相比，交流電流密度顯著增大，電荷傳遞電阻顯著減小

3、?？梢?，CSC材料因其表面豐富的含氧基團和納孔，無助于無水茶堿分子中負電性基團的吸附及還原反應，而有利于帶正電且小粒徑的水合氫離子的還原反應，這可為選擇CSC可能適用的催化反應體系提供借鑒。
　　將CSC用于硫化鎘量子點(CdS QDs)和鉑納米顆粒的載體，制成可見光驅(qū)動水制氫的復合光催化劑(Pt/CdS/CSC)。該復合光催化劑的產(chǎn)氫速率達到1679.5μmol h-1，遠高于未引入CSC的Pt/CdS催化劑的產(chǎn)氫速率636.2

4、μmol h-1。Pt/CdS/CSC催化劑在460nm波長下具有最高的量子效率(39.4％)。這種優(yōu)良的光催化性能可歸因于電子能快速跨越CdS/CSC界面，顯著促進了CdS QDs上電子-空穴對的分離。CSC表面可以加速電子傳遞可能是因為其表面存在大量直徑小于4nm的納米孔和豐富的羥基、羧基和烷氧基等含氧基團。
　　本論文的研究結(jié)果將有助于拓展椰殼納米炭材料的開發(fā)和應用，并為開發(fā)基于生物質(zhì)炭的電催化和可見光催化劑提供有益的見解。