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一區(qū)論文應(yīng)用案例 · 前沿專題型

水熱微波合成用于光電催化還原 Cr(VI)的 Co3O4/In2O3 納米結(jié)構(gòu)

該研究發(fā)表于 ACS Applied Nano Materials（2022），使用 XH-800S 開展 微波水熱合成、Co3O4/In2O3 異質(zhì)結(jié) 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括比表面積 32.72 m2/g；單獨(dú)電催化效率 47.33%；還原效率 95.08%。

論文編號(hào) 495
應(yīng)用方向 微波水熱合成、Co3O4/In2O3 異質(zhì)結(jié)、光電催化、Cr(VI) 還原、重金屬?gòu)U水治理
關(guān)鍵結(jié)果 比表面積 32.72 m2/g
核心條件 溫度 550 ℃ / 60 ℃
論文編號(hào)
495
期刊
ACS Applied Nano Materials
影響因子
6.1395
中科院分區(qū)
1 區(qū)
發(fā)表年份
2022
設(shè)備型號(hào)
XH-800S
作者單位
山東科技大學(xué)；山東科技大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院；美國(guó)田納西大學(xué)諾克斯維爾分?；瘜W(xué)與生物分子工程系集成復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)室
Shandong University of Science and Technology; College of Chemical and Biological Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China; Integrated Composites Laboratory, Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of Tennessee, Knoxville, Tennessee 37996, United States
研究方向
微波水熱合成 Co3O4/In2O3 異質(zhì)結(jié) 光電催化 Cr(VI) 還原 重金屬?gòu)U水治理

事實(shí)快照

  • 論文：水熱微波合成用于光電催化還原 Cr(VI)的 Co3O4/In2O3 納米結(jié)構(gòu)
  • 設(shè)備：XH-800S
  • 期刊與分區(qū)：ACS Applied Nano Materials，中科院 1 區(qū)
  • 核心條件：溫度 550 ℃ / 60 ℃；時(shí)間 15 min
  • 關(guān)鍵結(jié)果：比表面積 32.72 m2/g；單獨(dú)電催化效率 47.33%；還原效率 95.08%
  • 用途：可作為 微波水熱合成、Co3O4/In2O3 異質(zhì)結(jié) 的論文證據(jù)頁(yè)。

研究摘要

作者采用微波水熱法制備 Co3O4/In2O3 納米復(fù)合材料，并將其直接用作 Cr(VI) 光電催化還原的光陽(yáng)極。結(jié)果表明，所制得復(fù)合物呈由納米顆粒組成的棒狀結(jié)構(gòu)，Co3O4 與 In2O3 形成的 p-n 異質(zhì)結(jié)能夠顯著促進(jìn)光生載流子的分離與遷移。在 0.7 V 偏壓和可見光照條件下，最佳樣品 CI-5%-400 在 120 min 內(nèi)實(shí)現(xiàn) Cr(VI) 100% 還原，且循環(huán) 5 次后仍具有較高催化活性。機(jī)理研究進(jìn)一步表明，光生電子是主導(dǎo) Cr(VI) 還原的關(guān)鍵活性物種。

研究背景與解決的問(wèn)題

作者采用微波水熱法制備 Co3O4/In2O3 納米復(fù)合材料，并將其直接用作 Cr(VI) 光電催化還原的光陽(yáng)極。

設(shè)備應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)條件

項(xiàng)目參數(shù)
溫度550 ℃ / 60 ℃
時(shí)間15 min

關(guān)鍵結(jié)果

比表面積 32.72 m2/g
單獨(dú)電催化效率 47.33%
還原效率 95.08%
孔容 0.09 cm3/g
指標(biāo)結(jié)果
比表面積32.72 m2/g
單獨(dú)電催化效率47.33%
還原效率95.08%
孔容0.09 cm3/g

機(jī)制/方法亮點(diǎn)

  • Co3O4 與 In2O3 構(gòu)成 p-n heterojunction，形成內(nèi)建電場(chǎng)，推動(dòng)電子和空穴定向遷移。
  • Mott-Schottky 結(jié)果表明，In2O3 為 n-type、Co3O4 為 p-type，復(fù)合樣品呈明顯 V-shape，證明異質(zhì)結(jié)確實(shí)建立。
  • 捕獲實(shí)驗(yàn)中，加入 AgNO3 后 Cr(VI) 還原速率顯著下降，而加入 BQ、IPA、EDTA-2Na 影響不大，說(shuō)明光生電子是主導(dǎo)活性物種。
  • 在可見光照射下，電子從 Co3O4 導(dǎo)帶遷移到 In2O3 導(dǎo)帶，再參與 Cr2O7^2- 還原
  • 空穴則遷移到 Co3O4 價(jià)帶并氧化水生成 O2。

應(yīng)用價(jià)值

  • 利用 XH-800S 在較短時(shí)間內(nèi)完成 Co3O4/In2O3 前驅(qū)體制備，體現(xiàn)了微波水熱法在半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)開發(fā)中的效率優(yōu)勢(shì)。
  • 通過(guò)“配比 + 煅燒溫度”雙變量篩選，快速鎖定最佳樣品 CI-5%-400。
  • 在 10 mg/L、100 mL 的 Cr(VI) 體系中，用 0.7 V 偏壓和可見光協(xié)同實(shí)現(xiàn) 120 min 100% 還原。
  • 通過(guò)循環(huán)實(shí)驗(yàn)、捕獲實(shí)驗(yàn)和能帶分析，把性能來(lái)源解釋得比較清楚，證據(jù)鏈完整。

相關(guān)儀器推薦

常見問(wèn)題

這篇論文使用了哪種設(shè)備？
本研究使用 XH-800S。
研究的核心發(fā)現(xiàn)是什么？
該研究發(fā)表于 ACS Applied Nano Materials（2022），使用 XH-800S 開展 微波水熱合成、Co3O4/In2O3 異質(zhì)結(jié) 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括比表面積 32.72 m2/g；單獨(dú)電催化效率 47.33%；還原效率 95.08%。
該研究發(fā)表在哪個(gè)期刊？
發(fā)表于 ACS Applied Nano Materials，中科院 1 區(qū)。
引用信息
Hydrothermal Microwave Synthesis of Co3O4/In2O3 Nanostructures for Photoelectrocatalytic Reduction of Cr(VI)
ACS Applied Nano Materials, 2022
DOI: 10.1021/acsanm.2c00107