SiC Substrate/Pt Nanoparticle/Graphene Nanosheet Composite Photocatalysts for Hydrogen Generation

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作者
Yun Chen,S.-Y. Lai,Wenxuan Wu,Yiming Zhong,Yuanhui Guo,Pengfei Yu,Maoxiang Hou,Huilong Liu,Lelun Jiang,Xin Chen,Jian Gao,Ching‐Ping Wong
出处
期刊:ACS applied nano materials [American Chemical Society]
卷期号:7 (8): 8958-8968
标识
DOI:10.1021/acsanm.4c00443
摘要

As a widely known semiconductor material, SiC is expected to be used as a photocatalyst for hydrolysis to produce hydrogen. However, the fast recombination of light-induced carriers restricts its photocatalytic activity. To address this issue, SiC/Pt/graphene composite photocatalysts were prepared using a flash joule heating (FJH) method in seconds, and its efficiency of visible-light photoinduced hydrolysis for hydrogen production was significantly improved. The SiC/Pt/graphene photocatalyst achieved optimal performance with 2.8 wt % graphene and 4.0 wt % Pt loading. The highest hydrogen production rate was 2980 μmol·g–1·h–1, which is 175 times higher than that of pristine SiC, setting a record for SiC-based photocatalysts. The increased photocatalytic efficiency was due to the in situ formation of stable heterojunctions among β-SiC, graphene and noble metal platinum (Pt) during the FJH process. The TEM clearly observed the heterojunction interface, and the XPS confirmed a 16% increase in the Si–C bond content. The heterojunctions and Si–C bond can accelerate the transfer of photocatalytically produced carriers, inhibiting the fast recombination. Furthermore, the SiC/Pt/graphene composite photocatalysts maintained 80% of the original performance after three test cycles with a total duration of 12 h, showing remarkable stability. The proposed FJH method will provide more selections for preparing highly efficient and stable composite photocatalysts.
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