تهیه نانوکامپوزیت WO3/g-C3N4/Cu2O و بررسی کاربرد آن به عنوان نانوکاتالیست در واکنش تکامل هیدروژن به روش شکافت فوتوکاتالیستی آب

نویسندگان

1 گروه محیط زیست، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

2 گروه نیمه‌هادی‌ها، پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

3 گروه نانوفناوری، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان

4 گروه نانوفناوری، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

doi
چکیده

در پژوهش حاضر، نانوچندسازه­های WO3/g-C3N4 و WO3/g-C3N4/Cu2O حاوی نانوذرات تنگستن تری اکسید و مس (I) اکسید بر روی بستر کربن نیترید گرافیتی سنتز شدند. ویژگی‌های ساختاری و مورفولوژی نانوساختارهای سنتز شده توسط روش های پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) و طیف­سنجی بازتاب نشری (DRS) بررسی شد. عملکرد نانوچندسازه ­ها به عنوان کاتالیست کاتد در فرایند شکافت فوتوکاتالیستی آب مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که نانوچندسازه WO3/g-C3N4/Cu2O بالاترین چگالی جریان و کمترین اضافه ولتاژ را در واکنش تکامل هیدروژن ایجاد می کند. این بهبود در عملکرد فوتوالکتروشیمیایی را می توان به افزایش مساحت سطح و افزایش انتقال الکترون ناشی از کوپل بستر کربنی با نانوذرات اکسیدی نسبت داد. افزون­بر بررسی‌های عملی، نانوکاتالیست‌ WO3/g-C3N4/Cu2O با نرم افزار متریال استودیو شبیه سازی شد و الگوی XRD و ساختار الکترونی آن با نتایج عملی مقایسه شد. الگوی XRD  نظری تطابق خوبی با الگوی XRD تجربی نشان داد. براین اساس، نانوچندسازه پیشنهادی می­تواند به خوبی به عنوان کاتالیست کاتدی در تولید سوخت پاک هیدروژن مورد استفاده قرار گیرد.