Published May 11, 2024
| Version v1
Publication
Harnessing the Power of Light: The Synergistic Effects of Crystalline Carbon Nitride and Ti<sub>3</sub>C<sub>2</sub>T<sub>x</sub> MXene in Photocatalytic Hydrogen Production
- 1. Xiamen University Malaysia
- 2. Xiamen University
Description
Abstract Photocatalytic hydrogen evolution is an environmentally friendly means of energy generation. Although g‐C 3 N 4 possesses fascinating features, its inherent shortcomings limit its photocatalytic applications. Therefore, modifying the intrinsic properties of g‐C 3 N 4 and introducing cocatalysts are essential to ameliorate the photocatalytic efficiency. To achieve this, metal‐like Ti 3 C 2 T x is integrated with crystalline g‐C 3 N 4 via a combined salt‐assisted and freeze‐drying approach to form crystalline g‐C 3 N 4 /Ti 3 C 2 T x (CCN/TCT) hybrids with different Ti 3 C 2 T x loading amounts (0, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 1, 5, 10 wt.%). Benefiting from the crystallization of CN, as evidenced by the XRD graph, and the marvelous conductivity of Ti 3 C 2 T x supported by EIS plots, CCN/TCT/Pt loaded with 0.5 wt.% Ti 3 C 2 T x displays an elevated H2 (2) should be subscripted evolution rate of 2651.93 µmol g −1 h −1 and a high apparent quantum efficiency of 7.26% (420 nm), outperforming CN/Pt, CCN/Pt, and other CCN/TCT/Pt hybrids. The enhanced performance is attributed to the synergistic effect of the highly crystalline structure of CCN that enables fleet charge transport and the efficient dual cocatalysts, Ti 3 C 2 T x and Pt, that foster charge separation and provide plentiful active sites. This work demonstrates the potential of CCN/TCT as a promising material for hydrogen production, suggesting a significant advancement in the design of CCN heterostructures for effective photocatalytic systems.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تطور الهيدروجين التحفيزي الضوئي هو وسيلة صديقة للبيئة لتوليد الطاقة. على الرغم من أن g‐C 3 N 4 تمتلك ميزات رائعة، إلا أن أوجه القصور الكامنة فيها تحد من تطبيقاتها التحفيزية الضوئية. لذلك، فإن تعديل الخصائص الجوهرية لـ g‐C 3 N 4 وإدخال محفزات الكوكا ضرورية لتحسين الكفاءة التحفيزية الضوئية. ولتحقيق ذلك، تم دمج Ti 3 C 2 T x الشبيهة بالمعادن مع g‐C 3 N 4 البلورية من خلال نهج التجفيف بمساعدة الملح والتجميد لتشكيل g‐C 3 N 4 /Ti 3 C 2 T x (CCN/TCT) الهجينة بكميات تحميل Ti 3 C 2 T x مختلفة (0، 0.2، 0.3، 0.4، 0.5، 1، 5، 10 بالوزن ٪). الاستفادة من تبلور النفثالينات، كما يتضح من الرسم البياني XRD، والموصلية الرائعة لـ Ti 3 C 2 T x المدعومة بقطع EIS، CCN/TCT/Pt المحملة بـ 0.5 وزن.٪ Ti 3 C 2 T x يعرض ارتفاع H2 (2) يجب أن يكون معدل التطور منخفضًا بمقدار 2651.93 ميكرومول جم -1 ساعة -1 وكفاءة كمية واضحة عالية بنسبة 7.26 ٪ (420 نانومتر)، ويتفوق على CN/Pt، CCN/Pt، وغيرها من هجائن CCN/TCT/Pt. ويعزى الأداء المحسن إلى التأثير التآزري للهيكل شديد التبلور لـ CCN الذي يتيح نقل شحنات الأسطول والمحفزات المزدوجة الفعالة، Ti 3 C 2 T x و Pt، التي تعزز فصل الشحن وتوفر مواقع نشطة وفيرة. يوضح هذا العمل إمكانات CCN/TCT كمواد واعدة لإنتاج الهيدروجين، مما يشير إلى تقدم كبير في تصميم الهياكل المتغايرة CCN لأنظمة التحفيز الضوئي الفعالة.Translated Description (French)
Résumé L'évolution de l'hydrogène photocatalytique est un moyen de production d'énergie respectueux de l'environnement. Bien que le g‐C 3 N 4 possède des caractéristiques fascinantes, ses lacunes inhérentes limitent ses applications photocatalytiques. Par conséquent, la modification des propriétés intrinsèques de g‐C 3 N 4 et l'introduction de cocatalyseurs sont essentielles pour améliorer l'efficacité photocatalytique. Pour ce faire, le Ti 3 C 2 T x de type métallique est intégré au g‐C 3 N 4 cristallin via une approche combinée assistée par sel et par lyophilisation pour former des hybrides g‐C 3 N 4 /Ti 3 C 2 T x cristallins (CCN/TCT) avec différentes quantités de charge de Ti 3 C 2 T x (0, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 1, 5, 10 % en poids). Bénéficiant de la cristallisation du CN, comme en témoigne le graphe DRX, et de la merveilleuse conductivité du Ti 3 C 2 T x supportée par les plots EIS, CCN/TCT/Pt chargé de 0,5 pds.% Ti 3 C 2 T x affiche un H2 élevé (2) doit avoir un taux d'évolution indicé de 2651,93 µmol g −1 h −1 et une efficacité quantique apparente élevée de 7,26 % (420 nm), surpassant CN/Pt, CCN/Pt et autres hybrides CCN/TCT/Pt. La performance améliorée est attribuée à l'effet synergique de la structure hautement cristalline de CCN qui permet le transport de charges de flotte et des cocatalyseurs doubles efficaces, Ti 3 C 2 T x et Pt, qui favorisent la séparation des charges et fournissent de nombreux sites actifs. Ce travail démontre le potentiel du CCN/TCT en tant que matériau prometteur pour la production d'hydrogène, suggérant une avancée significative dans la conception d'hétérostructures CCN pour des systèmes photocatalytiques efficaces.Translated Description (Spanish)
Resumen La evolución fotocatalítica del hidrógeno es un medio de generación de energía respetuoso con el medio ambiente. Aunque g‐C 3 N 4 posee características fascinantes, sus deficiencias inherentes limitan sus aplicaciones fotocatalíticas. Por lo tanto, la modificación de las propiedades intrínsecas deg-C 3 N 4 y la introducción de cocatalizadores son esenciales para mejorar la eficiencia fotocatalítica. Para lograr esto, Ti 3 C 2 T x similar a un metal se integra con g‐C 3 N 4 cristalino a través de un enfoque combinado de liofilización y asistido por sal para formar híbridos g‐C 3 N 4 /Ti 3 C 2 T x (CCN/TCT) cristalinos con diferentes cantidades de carga de Ti 3 C 2 T x (0, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 1, 5, 10% en peso). Beneficiándose de la cristalización de CN, como lo demuestra el gráfico XRD, y la maravillosa conductividad de Ti 3 C 2 T x respaldada por gráficos EIS, CCN/TCT/Pt cargado con 0.5 en peso.% Ti 3 C 2 T x muestra un H2 elevado (2) debe tener una tasa de evolución subíndice de 2651.93 µmol g −1 h −1 y una alta eficiencia cuántica aparente de 7.26% (420 nm), superando a CN/Pt, CCN/Pt y otros híbridos CCN/TCT/Pt. El rendimiento mejorado se atribuye al efecto sinérgico de la estructura altamente cristalina de CCN que permite el transporte de carga de flota y los cocatalizadores duales eficientes, Ti 3 C 2 T x y Pt, que fomentan la separación de cargas y proporcionan abundantes sitios activos. Este trabajo demuestra el potencial de CCN/TCT como un material prometedor para la producción de hidrógeno, lo que sugiere un avance significativo en el diseño de heteroestructuras CCN para sistemas fotocatalíticos efectivos.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تسخير قوة الضوء: الآثار التآزرية لنيتريد الكربون البلوري و Ti<sub>3</sub>C<sub>2</sub>T<sub>x</sub> MXene في إنتاج الهيدروجين التحفيزي الضوئي
- Translated title (French)
- Exploiter la puissance de la lumière : les effets synergiques du nitrure de carbone cristallin et du Ti<sub>3</sub>C<sub>2</sub>T<sub>x MXène</sub> dans la production d'hydrogène photocatalytique
- Translated title (Spanish)
- Aprovechamiento del poder de la luz: los efectos sinérgicos del nitruro de carbono cristalino y el Ti<sub>3</sub>C<sub>2</sub>T<sub>x MXeno</sub> en la producción fotocatalítica de hidrógeno
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4396827211
- DOI
- 10.1002/gch2.202300235
References
- https://openalex.org/W2385556747
- https://openalex.org/W2401906193
- https://openalex.org/W2566202566
- https://openalex.org/W2678506647
- https://openalex.org/W2769541174
- https://openalex.org/W2786436922
- https://openalex.org/W2791554866
- https://openalex.org/W2791634025
- https://openalex.org/W2795195565
- https://openalex.org/W2805371382
- https://openalex.org/W2883544748
- https://openalex.org/W2896238450
- https://openalex.org/W2906083340
- https://openalex.org/W2913264106
- https://openalex.org/W2919603362
- https://openalex.org/W2921803996
- https://openalex.org/W2925279187
- https://openalex.org/W2958082971
- https://openalex.org/W2969866289
- https://openalex.org/W2970370654
- https://openalex.org/W2972939183
- https://openalex.org/W2973413463
- https://openalex.org/W2983752086
- https://openalex.org/W2987369268
- https://openalex.org/W2990511943
- https://openalex.org/W2994831285
- https://openalex.org/W2995789837
- https://openalex.org/W3005311062
- https://openalex.org/W3005330629
- https://openalex.org/W3007676812
- https://openalex.org/W3012443302
- https://openalex.org/W3013925314
- https://openalex.org/W3014089083
- https://openalex.org/W3017221539
- https://openalex.org/W3025538324
- https://openalex.org/W3035238852
- https://openalex.org/W3037067499
- https://openalex.org/W3048013065
- https://openalex.org/W3049224710
- https://openalex.org/W3083371550
- https://openalex.org/W3090862642
- https://openalex.org/W3107882258
- https://openalex.org/W3109221284
- https://openalex.org/W3118963665
- https://openalex.org/W3120703944
- https://openalex.org/W3122474060
- https://openalex.org/W3127324502
- https://openalex.org/W3135340002
- https://openalex.org/W3145209193
- https://openalex.org/W3150440080
- https://openalex.org/W3161290518
- https://openalex.org/W3167277458
- https://openalex.org/W3171050653
- https://openalex.org/W3171470637
- https://openalex.org/W3197172937
- https://openalex.org/W3201405489
- https://openalex.org/W3202277040
- https://openalex.org/W3203430911
- https://openalex.org/W3213551183
- https://openalex.org/W3214887721
- https://openalex.org/W3216608762
- https://openalex.org/W4200521238
- https://openalex.org/W4205130944
- https://openalex.org/W4205567904
- https://openalex.org/W4206220097
- https://openalex.org/W4212820743
- https://openalex.org/W4223573028
- https://openalex.org/W4224215608
- https://openalex.org/W4282561510
- https://openalex.org/W4283076500
- https://openalex.org/W4284962881
- https://openalex.org/W4292451882
- https://openalex.org/W4295290067
- https://openalex.org/W4296195814
- https://openalex.org/W4321457309
- https://openalex.org/W4323065533
- https://openalex.org/W4324144135
- https://openalex.org/W4388869420