ساخت نانوکامپوزیت g-c3n4/au به عنوان فتوکاتالیست برای تولید گاز هیدروژن

در تحقیق حاضر نانو صفحات g-c3n4 تهیه شد و اثر عملیات حرارتی دو مرحله ای بر روی ساختار و خواص فوتوکاتالیستی آن بررسی شد. سپس این ماده با نانو ذرات طلا به روش رسوب نوری پوشش داده شد و کامپوزیت حاصل مورد بررسی قرار گرفت. همچنین توانایی فوتوکاتالیستی ماده حاصل برای تولید گاز هیدروژن با استفاده از شبیه ساز نور خورشید و آب مورد مطالعه قرار گرفت. مشخصه یابی پودرهای سنتز شده با استفاده از تکنیک‌های مختلفی مانند پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی عبوری، آنالیز سطح ویژه و طیف‌سنجی فرابنفشمرئی انجام شد. پراش پرتو ایکس نشان داد که g-c3n4 کریستاله تشکیل شده است و نظم ساختار این ماده پس از دو مرحله عملیات حرارتی کاهش می یابد. علاوه بر این پراش پرتو ایکس رسوب گذاری موفق طلا را بر روی کربن نیترید گرافیته تایید می کند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری نشان داده نانو ذرات طلا دارای اندازه ذرات حدود 8 نانومتر می باشند. بررسی طیف جذبی فرابنفش مرئی پودرهای سنتز شده نشان داد پس از دو مرحله عملیات حرارتی شکاف نواری نمونه ها افزایش می یابد و حضور نانوذرات طلا، جذب در منطقه نور مرئی را با کمک پدید رزونانس پلاسمونیک سطحی افزایش می دهد. سطح ویژه نمونه ها پس از دو مرحله عملیات حرارتی و پس از اعمال پوشش با نانو ذرات طلا به ترتیب از 4.2 به 15.7 و 29.3 متر مربع بر گرم افزایش یافت. نمونه کربن نیترید گرافیته دو بار عملیات حرارتی شده و پوشش داده شده با نانو ذرات طلا قادر به تولید گاز هیدروژن تحت نور خورشید و در حدود 1128 میکرومول بر ساعت بر گرم می باشد. در پایان مکانیزم فوتوکاتالیستی سیستم ساخته شده برای تولید گاز هیدروژن بحث شد.

Synthesis of gC3N4/Au nanocomposite as a photocatalyst for hydrogen generation

In this study, gC3N4 was prepared and the effects of twostep heat treatment on its structure and photocatalytic properties were investigated. This material was then coated with gold nanoparticles by light deposition method and the composite was examined. The photocatalytic activity of the synthesized materials was also studied for hydrogen generation using sunlight and water. Characterization of the synthesized powders was carried out using various techniques such as Xray diffraction, transmitted electron microscopy TEM, surface area analysis (BET) and ultravioletvisible spectrometry (UVVis). Xray diffraction showed that graphitic carbon nitride has a crystalline structure and its crystallinity is reduced after two stages of thermal treatment which is due to oxidation of graphitic carbon nitride. In addition, Xray diffraction confirms the successful sedimentation of gold on graphitic carbon nitride. Transmission electron microscopy images show gold nanoparticles having particle size of about 8 nm. The study of UVVisible absorption spectra of the synthesized powders showed that after two stages of heat treatment, the band gap of the samples increased and the presence of gold nanoparticles increased the light absorption in the visible light region via the surface plasmon resonance phenomenon. The specific surface area of the samples after two steps heat treatment and after applying of the gold nanoparticles increased from 4.2 to 15.7 and 29.3 m2/g, respectively. Graphitic carbon nitride with two steps heat treatment and coated with gold nanoparticles produced about 1128 μmol g1 h1 under sunlight. The photocatalytic mechanism of the system for the production of hydrogen gas was discussed.