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自组装一维卟啉纳米结构能增强光催化活性
发布时间:2020-09-03     作者:harry   分享到:

自组装卟啉纳米结构及其有序阵列的制备一直受到广泛关注,其目的是模仿自然采光过程和能量存储,并开发用于光催化过程的新型纳米结构材料。

   在此,我们给大家带来一篇关于一维卟啉纳米结构纳米棒和纳米线的受控合成的文章,这纳米结构具有良好的自组装卟啉网络,能够**地进行能量转移,以增强氢的生成过程中的光催化活性。这篇文章Self-Assembled One-Dimensional Porphyrin Nanostructures with Enhanced Photocatalytic Hydrogen Generation 发表在杂志Nano Letters上。

  因为THPP粉不溶于水为了在水相中引发自组装,碱化其羟基,使其去质子化形成可溶于水溶液的四羟基TPP4-子,以临界胶束浓度(cmc)以上的表面活性剂浓度制备酸性表面活性剂水溶液使之形成表面活性剂胶束,然后将TPP4-阴离子溶液注入到强搅拌作用下的酸性表面活性剂溶液中。及在酸碱中和作用下,四个羟基从相应的阴离子态中被恢复,存在于表面活性剂胶束的疏水内腔中,进一步组装成纳米线。

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  通过下图aSEM和图bTEM图可以清楚的看到该纳米线的形成,而图c的高分辨显示平面间距离为1.39 nm,通过和XRD数据对比模拟出了晶体结构下图d

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  通过下图的TEM和紫外可见光谱可以追踪该反应的历程。进而通过控制时间而得到不同的产物(粗细程度、长度不同的产物)。

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 在得到的产物进一步实验中我们可以发现,纳米线和纳米棒光解水的催化性能远远高于粉末样品和长的纳米线(下图a)。可能的原因在于再整个可见光的范围内纳米棒的总吸光度强于其他材料,并且在晶体结构也有一定的区别。 

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  一般来说,有机光催化剂受光稳定性的限制,因为它们很容易在溶剂中进行光漂白或溶解。自组装的THPP纳米线具有刚性骨料框架的几何约束,确保更好的稳定性。通过重复实验研究了THPP纳米线催化剂的稳定性如下图所示,在40h的测试下性能有轻微的下降。

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综上所述,该作者通过限制在表面活性剂胶束内的成核和生长,开发了自组装THPP纳米棒和纳米线的可控合成。光学吸收特性表明,自组装诱导了THPP的**光学耦合与原来的卟啉单体相比,增强了光学吸收,吸收带红移到更广泛的可见光谱在光解水制氢上是卟啉单体的二十倍。


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