СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКОГО ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА ПРИ ПОМОЩИ G-C3N4, ДЕКОРИРОВАННОГО СО-КАТАЛИЗАТОРАМИ NIS И NIS2 МЕТОДОМ ИОНООБМЕННОГО ОСАЖДЕНИЯ
https://doi.org/10.53360/2788-7995-2024-4(16)-44
Аннотация
Со-катализаторы NiS и NiS2 были декорированы на поверхность g-C3N4 посредством реакции ионного обмена методом осаждения. Синтезированные двойные системы были исследованы с помощью РФА, ИК спектроскопии, СЭМ, ПЭМ и ПЭМ-элементного картирования. РФА и ИК спектроскопия показали присутствие g-C3N4 в составе g-C3N4/NiS и g-C3N4/NiS2, однако присутствие сульфидов никеля обнаружено не было. СЭМ-анализ показал, что двойные системы имеют неоднородную структуру, плоские слои, наложенные друг на друга, а морфология частиц представлена неправильной формой и шероховатой поверхностью. ПЭМ доказала наличие слоев gC3N4 неправильной формы, а элементное картирование ПЭМ показало наличие азота, углерода, серы и никеля. Исследование фотокаталитического выделения водорода синтезированными образцами показало, что g-C3N4/NiS2 проявляет самую высокую скорость выделения водорода по сравнению с g-C3N4/NiS и g-C3N4. Таким образом, наибольшая скорость выделения водорода была достигнута для g-C3N4/NiS2 на 3-м часу облучения видимым светом, которая составила 56,79 μмоль/ч-1г-1.
Ключевые слова
Об авторах
Н. Мақсұт
Казахский национальный университет им. аль-Фараби
Казахстан
Казахстан
Назгүл Мақсұт – MSc, Младший научный сотрудник кафедры Общей и неорганической химии
050040, Республика Казахстан, г. Алматы, пр. аль-Фараби, 71
Б. Татыкаев
Назарбаев Университет
Казахстан
Казахстан
Батухан Татыкаев – PhD, Ведущий научный сотрудник ЧУ «National Laboratory Astana»
050040, Республика Казахстан, г. Алматы, пр. аль-Фараби, 71
С. Түгелбай
Назарбаев Университет
Казахстан
Казахстан
Сапарбек Түгелбай – MSc, Научный сотрудник Лаборатории новых материалов и систем хранения энергии, ЧУ «National Laboratory Astana»
050040, Республика Казахстан, г. Алматы, пр. аль-Фараби, 71
А. Абилхан
Назарбаев Университет
Казахстан
Казахстан
Абылай Әбілхан – MSc, Научный сотрудник Лаборатории новых материалов и систем хранения энергии, ЧУ «National Laboratory Astana»
050040, Республика Казахстан, г. Алматы, пр. аль-Фараби, 71
Н. Хан
Назарбаев Университет
Казахстан
Казахстан
Наталья Хан – PhD, Научный сотрудник Лаборатории новых материалов и систем хранения энергии, ЧУ «National Laboratory Astana»
010000, Республика Казахстан, г. Астана, пр. Кабанбай батыра, 53
Список литературы
1. Ozili P.K., Ozen E. Global Energy Crisis. The Impact of Climate Change and Sustainability Standards on the Insurance Market / P.K. Ozili, E. Ozen // New York: John Wiley & Sons, Ltd. – 2023. – P. 439-454.
2. Marbán G. T. Towards the hydrogen economy?/ G. Marbán, T. Valdés-Solís // International Journal of Hydrogen Energy. – 2007. – Vol. 32, № 12. – P. 1625-1637.
3. Lemus R.G. Updated hydrogen production costs and parities for conventional and renewable technologies / R.G. Lemus, J.M. Martínez Duart // International Journal of Hydrogen Energy. 2010. – Vol. 35, № 9. – P. 3929-3936.
4. Hydrogen production from crude pyrolysis oil by a sequential catalytic process / T. Davidian et al // Applied Catalysis B: Environmental. – 2007. – Vol. 73, № 1. – P. 116-127.
5. A review on biomass-based hydrogen production for renewable energy supply / S.E. Hosseini et al // International Journal of Energy Research. – 2015. – Vol. 39, № 12. – P. 1597-1615.
6. Hydrogen production by photovoltaic-electrolysis using aqueous waste from ornamental stones industries / F.C. Marques et al // Renewable Energy. – 2020. – Vol. 152. – P. 1266-1273.
7. Soluble g-C3N4 nanosheets: Facile synthesis and application in photocatalytic hydrogen evolution / X. Wu et al // Applied Catalysis B: Environmental. – 2019. – Vol. 247. – P. 70-77.
8. Fujishima A. Electrochemical Photolysis of Water at a Semiconductor Electrode / A. Fujishima, K. Honda // Nature. – 1972. – Vol. 238, № 5358. – P. 37-38.
9. Molecular engineering of carbon nitride towards photocatalytic H2 evolution and dye degradation / А. Hayat et al // Journal of Colloid and Interface Science. – 2021. – Vol. 597. – P. 39-47.
10. Enhanced light-driven hydrogen generation in carbon nitride photocatalysts by interfacial electron-transfer cascade / Х. Yin et al // Journal of Alloys and Compounds. – 2022. – Vol. 894. – P. 162499.
11. Recent developments in fabrication and structure regulation of visible-light-driven g-C3N4-based photocatalysts towards water purification: A critical review: Advances in photo(electro)catalysis for environmental applications and chemical synthesis / S. Zhang et al // Catalysis Today. – 2019. – Vol. 335. – P. 65-77.
12. A metal-free polymeric photocatalyst for hydrogen production from water under visible light / Х. Wang et al // Nature Materials. – 2009. – Vol. 8, № 1. – P. 76-80.
13. Lin L. Crystalline Carbon Nitride Semiconductors for Photocatalytic Water Splitting / L. Lin, Z. Yu, X. Wang // Angewandte Chemie. – 2019. – Vol. 131, №19. – P. 6225-6236.
14. Graphitic carbon nitride (g–C3N4)–based metal-free photocatalysts for water splitting: A review / А. Mishra et al // Carbon. – 2019. – Vol. 149. – P. 693-721.
15. Positioning cyanamide defects in g-C3N4: engineering energy levels and active sites for superior photocatalytic hydrogen evolution / J. Yuan et al // Applied Catalysis B: Environmental. – 2018. – Vol. 237. – P. 24-31.
16. Facile constructing of isotype g-C3N4(bulk)/g-C3N4(nanosheet) heterojunctions through thermal polymerization of single-source glucose-modified melamine: An efficient charge separation system for photocatalytic hydrogen production / S. Sun et al // Applied Surface Science. – 2020. – Vol. 500. – P. 143985.
17. Critical roles of co-catalysts for molecular hydrogen formation in photocatalysis / Y.H. Li et al // Journal of Catalysis. – 2015. – Vol. 330. – P. 120-128.
18. Low Metal Loading (Au, Ag, Pt, Pd) Photo-Catalysts Supported on TiO2 for Renewable Processes / F. Conte et al // Materials. – 2022. – Vol. 15, № 8. – P. 2915.
19. NiS2 Co-catalyst decoration on CdLa2S4 nanocrystals for efficient photocatalytic hydrogen generation under visible light irradiation / Y.-P. Yuan et al // International Journal of Hydrogen Energy. – 2013. – Vol. 38, № 18. – P. 7218-7223.
20. CuS, NiS as co-catalyst for enhanced photocatalytic hydrogen evolution over TiO2 / Q. Wang et al // International Journal of Hydrogen Energy. – 2014. – Vol. 39, № 25. – P. 13421-13428.
21. Carbonized MoS2: Super-active co-catalyst for highly efficient water splitting on CdS / М. Shao // ACS Sustainable Chemistry & Engineering. – 2019. – Vol. 7, № 4. – P. 4220-4229.
22. NiS and graphene as dual cocatalysts for the enhanced photocatalytic H 2 production activity of g-C 3 N 4 / Z. Chen et al // Applied Surface Science. – 2019. – Vol. 469. – P. 657-665.
23. Khusainov A.N. Physico-chemical patterns of formation of sulfur nanoparticles obtained by grinding and chemical deposition methods [The electron.source] / A.N. Khusainov. – 2015. URL: https://rusneb.ru/catalog/000199_000009_008040370/ (Date of appeal 27.09.2024) (In Russian).
24. Heterostructured g-cn/tio2 photocatalysts prepared by thermolysis of g-cn/mil-125(Ti) composites for efficient pollutant degradation and hydrogen production / В. Tatykayev et al // Nanomaterials. – 2020. – Vol. 10, № 7. – P. 1-19.
25. Barde M.P. What to use to express the variability of data: Standard deviation or standard error of mean? / M.P. Barde, P.J. Barde // Perspectives in clinical research. – 2012. – № 3, Vol. 3. – P. 113-116.
26. The Synergistic Effect of MoS2 and NiS on the Electrical Properties of Iron Anodes for Ni-Fe Batteries / Н. Tang et al // Nanomaterials. – 2022. – Vol. 12, № 19. – P. 3472.
27. Constructing Multifunctional Metallic Ni Interface Layers in the g-C3N4 Nanosheets/Amorphous NiS Heterojunctions for Efficient Photocatalytic H2 Generation / J. Wen et al // ACS applied materials & interfaces. – 2017. – Vol. 9.
28. Enhanced visible light photocatalytic activity and oxidation ability of porous graphene-like g-C3N4 nanosheets via thermal exfoliation / F. Dong et al // Applied Surface Science. – 2015. – P. 358.
29. In Situ Polycondensation Synthesis of NiS-g-C3N4 Nanocomposites for Catalytic Hydrogen Generation from NaBH4 / А.Н. Alshammari et al // Nanomaterials. – 2023. – Vol. 13, № 5. – P. 938.
30. Electrochemical performance of β-Nis@ Ni (OH) 2 nanocomposite for water splitting applications / В. Jansi Rani et al // ACS omega. – Vol. 4, № 6. – P.10302-10310.
31. NiS and graphene as dual cocatalysts for the enhanced photocatalytic H2 production activity of g-C3N4 / Z. Chen et al // Applied Surface Science. – 2019. – № 469. – P. 657-665.
Дополнительные файлы
Рецензия
Для цитирования:
Мақсұт Н., Татыкаев Б., Түгелбай С., Абилхан А., Хан Н. СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКОГО ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА ПРИ ПОМОЩИ G-C3N4, ДЕКОРИРОВАННОГО СО-КАТАЛИЗАТОРАМИ NIS И NIS2 МЕТОДОМ ИОНООБМЕННОГО ОСАЖДЕНИЯ. Вестник Университета Шакарима. Серия технические науки. 2024;1(4(16)):346-355. https://doi.org/10.53360/2788-7995-2024-4(16)-44
For citation:
Maksut N., Tatykayev B., Tugelbay S., Abilkhan A., Khan N. COMPARATIVE STUDY OF PHOTOCATALYTIC HYDROGEN EVOLUTION ON G-C3N4 DECORATED WITH NIS AND NIS2 CO-CATALYSTS VIA ION EXCHANGE PRECIPITATION METHOD. Bulletin of Shakarim University. Technical Sciences. 2024;1(4(16)):346-355. https://doi.org/10.53360/2788-7995-2024-4(16)-44
Просмотров:
44
Послать статью по эл. почте 
