光催化制氢被认为是解决能源问题的理想策略。石墨烯相碳氮化合物（g-C3N4）凭借其典型的结构优势，通常被用于制备先进的光催化剂。但是，对于普通的2D层状g-C3N4，它通常呈现出较低的光稳定性。在此，采用模板技术通过热处理构建了3D多孔的g-C3N4/GO（p-CNG）骨架。然后，将贵金属（Au，Pd，Pt）助催化剂分别固定在3D p-CNG骨架上以构建3D p-CNG-M（Au，Pd，Pt）复合催化剂。典型的3D多孔结构以及g-C3N4与GO之间的强相互作用增加了比表面积，并改善了助催化剂的稳定性。所得到的3D p-CNG-M复合催化剂在模拟太阳下（SSL）呈现出增强的析氢反应（HER）活性，最佳的3D p-CNG-Pt复合催化剂在pH = 10.5时具有突出的HER活性（2565.81μmol·g-1·h-1），具有更强的助催化剂-载体相互作用，该性质约为3D p-CNG骨架（18.93μmol·g-1·h-1）的136倍。
 
  
Figure 1. （a）3D p-CNG骨架和3D p-CNG-M（Au，Pd，Pt）复合催化剂的FTIR光谱和（b）XRD图。
 
  
Figure 2. （A）3D p-CNG-M（Au，Pd，Pt）复合催化剂的合成示意图。（B-D）3D p-CNG-M的 TEM，HRTEM， HAADF，及对应的EDX映射和SAED图像。
 
  
Figure 3. （a-c）新鲜和回收的3D p-CNG-M（Au，Pd，Pt）复合材料的XPS高分辨率光谱，3D p-CNG骨架和3D p-CNG-M（Au，Pd，Pt）复合催化剂的（d-g）N2吸附-解吸等温线。
 
  
Figure 4. 最佳3D p-CNG-M（Au，Pd，Pt）复合催化剂的（a）HER动力学曲线，（b）平均HER速率，（f）耐久性和（g）循环性能。（c-e）研究催化剂用量对HER性能的影响。（h）最佳3D p-CNG-M（Au，Pd，Pt）复合催化剂在不同pH下的HER性能。
  
       该研究工作由陕西科技大学Wei Li 和Xue-chuan Wang课题组于2021年发表在Applied Catalysis B: Environmental期刊上。原文：Enhanced cocatalyst-support interaction and promoted electron transfer of 3D porous g-C3N4/GO-M (Au, Pd, Pt) composite catalysts for hydrogen evolution。

转自《石墨烯杂志》公众号