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  由于全球能源短缺和環(huán)境問題加劇，諸如氫氣等清潔能源的制備和利用日益受到研究者的關(guān)注。利用光解水產(chǎn)氫是獲取清潔能源的綠色途徑之一。g-C₃N₄因其具有可見光響應(yīng)的特性而廣泛用于光催化析氫、廢水處理、有機(jī)合成等領(lǐng)域。然而，無機(jī)g-C₃N₄納米片在水中極易團(tuán)聚，導(dǎo)致自身比表面積的降低而抑制光催化反應(yīng)的進(jìn)行。此外，g-C₃N₄納米片的光催化僅限于水環(huán)境且對光的利用率不高，這都嚴(yán)重阻礙了光解水產(chǎn)氫的實(shí)際應(yīng)用。因此，提高g-C₃N₄納米片的光利用率和拓展使用環(huán)境是實(shí)現(xiàn)g-C₃N₄光解水產(chǎn)氫應(yīng)用的關(guān)鍵所在。

  在前期研究中，鐘齊副教授團(tuán)隊(duì)和西北工業(yè)大學(xué)王維佳副教授團(tuán)隊(duì)在光催化劑g-C₃N₄上負(fù)載Pt原子改性制得g-C₃N₄/Pt納米片后，將g-C₃N₄/Pt納米片、丙烯酰胺類（NIPAM）溫敏聚合物與海藻酸鈣結(jié)合制備了具有互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（IPN）的復(fù)合水凝膠。利用水凝膠的親水特性，實(shí)現(xiàn)了水分的存儲和在無水環(huán)境下光解水產(chǎn)氫。該研究不僅解決了g-C₃N₄/Pt納米片的團(tuán)聚和水分供給問題，借助水凝膠對入射光的多重散射，光催化效率提升30%。相關(guān)研究成果已發(fā)表于Journal of Materials Chemistry A（2020, 8, 23812-23819）。

 圖1. (a) P(MEO₂MA-co-OEGMA₃₀₀) 納米凝膠和(b) P(MEO₂MA-co-OEGMA₃₀₀)/g-C₃N₄/Pt 復(fù)合納米凝膠的SEM圖；(c) P(MEO₂MA-co-OEGMA₃₀₀) 納米凝膠和(d) hybrid P(MEO₂MA-co-OEGMA₃₀₀)/g-C₃N₄/Pt復(fù)合納米凝膠的TEM圖。

 圖2. (a) P(MEO₂MA-co-OEGMA₃₀₀) 水凝膠 和 (b) P(MEO₂MA-co-OEGMA₃₀₀) 復(fù)合納米凝膠膜暴露在RH = 60% 的環(huán)境中不同時長后的ATR-FTIR譜圖（0 h: 深綠, 0.5 h: 橙色, 1 h: 藍(lán)色, 2 h: 紅色）。

 圖3. (a)復(fù)合納米凝膠膜的光催化裝置圖；(b)析氫曲線；(c)析氫速率；(d)復(fù)合納米凝膠膜的循環(huán)析氫曲線。

 圖4. 復(fù)合納米凝膠膜的制備和光催化反應(yīng)示意圖。

  原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2021/GC/D1GC03322K