Novel Two-Stage Method of Preparing Graphitic Carbon Nitride Doped by Chlorine for Photocatalytic Hydrogen Evolution and Photocurrent Generation

A. V. Zhurenok; Журенок А. В.; D. V. Markovskaya; Марковская Д. В.; K. O. Potapenko; Потапенко К. О.; N. D. Sidorenko; Сидоренко Н. Д.; S. V. Cherepanova; Черепанова С. В.; A. A. Saraev; Сараев А. А.; E. Y. Gerasimov; Герасимов Е. Ю.; E. A. Kozlova; Козлова Е. А.

doi:10.31857/S0453881123030139

Новый двухстадийный метод получения нитрида углерода, допированного хлором, для процессов фотокаталитического выделения водорода и генерирования фототока

Авторы: Журенок А.В.¹, Марковская Д.В.¹, Потапенко К.О.¹, Сидоренко Н.Д.¹, Черепанова С.В.¹, Сараев А.А.¹, Герасимов Е.Ю.¹, Козлова Е.А.¹
Учреждения:
1. ФГБУН ФИЦ Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН
Выпуск: Том 64, № 3 (2023)
Страницы: 276-286
Раздел: СТАТЬИ
URL: https://ogarev-online.ru/0453-8811/article/view/136991
DOI: https://doi.org/10.31857/S0453881123030139
ID: 136991

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

В ходе работы впервые синтезирован графитоподобный нитрид углерода, допированный хлором, по двухстадийному методу. На первой стадии проводили гидротермальную обработку меламина глюкозой, на второй предшественник прокаливали в смеси с хлоридом аммония. Полученные образцы изучены комплексом физико-химических методов, таких как рентгенофазовый анализ (РФА), просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ), сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС), спектроскопия диффузного отражения, фотоэлектрохимические методы. Все синтезированные фотокатализаторы исследованы в реакции фотокаталитического выделения водорода из водно-щелочного раствора триэтаноламина. Наибольшие значения скорости выделения водорода и плотности тока короткого замыкания зафиксированы для фотокатализатора, приготовленного путем прокаливания смеси, состоящей из 30% хлорида аммония и 70% меламина. Каталитическая активность этого образца составила 1332 мкмоль ч^–1 г^–1 и превысила аналогичную величину для нитрида углерода, полученного прокаливанием меламина без предварительной обработки, в 22 раза.

Ключевые слова

нитрид углерода, допирование хлором, выделение водорода, фотокатализ, фототок, видимое излучение

Список литературы

Hosseini S.E., Wahid M.A., Jamil M.M., Azli A.A., Misbah M.F. // Int. J. Energy Res. 2015. V. 39. P. 1597.
Abuadala A., Dincer I. // Int. J. Energy Res. 2012. V. 36. P. 415.
Arachchige S.M., Brewer K.J. / Encyclopedia of Inorganic and Bioinorganic Chemistry. Wiley, 2011. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9781119951438.eibc0458
Heterogeneous Catalysis at Nanoscale for Energy Applications. Eds. Tao F., Schneider W.F., Kamat P.V., Wiley, 2014. 326 p.
Acar C., Dincer I., Zamfirescu C. // Int. J. Energy Res. 2014. V. 38. P. 1903.
Журенок А.В., Марковская Д.В., Потапенко К.О., Черепанова С.В., Сараев А.А., Герасимов Е.Ю., Козлова Е.А. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 3. С. 294.
Марковская Д.В., Люлюкин М.Н., Журенок А.В., Козлова Е.А. // Кинетика и катализ. 2021. Т. 62. № 4. С. 437.
An C.W., Liu T., Zhang D.F., Yan J.S. // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61. № 6. С. 818.
Jain A., Ameta C. // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61. № 2. С. 246.
Краснякова Т.В., Юрчило С.А., Моренко В.В., Носолев И.К., Глазунова Е.В., Хасбулатов С.В., Вербенко И.А., Митченко С.А. // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61. № 3. С. 359.
Salman M., Guorui N., Ayub Y., Wang S., Wang L., Wang X., Yan W., Peng S., Ramakarishna S. // Appl. Catal. B: Env. 2019. V. 257. P. 117855.
Koutsouroubi E.D., Vamvasakis I., Papadas I.T., Drivas C., Choulis S., Kennou S., Armatas G. // ChemPlusChem. 2020. V. 85. P. 1379.
Azharal U., Bashir, M.S., Babar M., Arif M., Hassan A., Riaz M., Mujahid R., Sagir M., Suri S.U.K., Show P.L., Chang J.-S., Khoo K.S., Mubashir M. // Chemosphere. 2022. P. 134792.
Shcherban N.D., Shvalagin V.V., Korzhak G.V., Yaremov P.S., Skoryk M.A., Sergiienko S.A., Kuchmiy S.Ya. // J. Mol. Struct. 2022. V. 1250. P. 131741.
Patel S.B., Tripathi A., Vyas A.P. // Environ. Nanotechnol. Monitor. Manag. 2021. V. 16. P. 100589.
Lu S., Shen L., Li X., Yu B., Ding J., Gao P., Zhang H. // J. Clean. Prod. 2022. V. 378. P. 134589.
Zhang Y., Yuan J., Ding Y., Liu B., Zhao L., Zhang S. // Ceram. Int. 2021. V. 47. P. 31005.
Phuc N.V., An D.T., Tri N.N., Tran H.H., Tran T.T.H., Nguyen P.H., Vien V.O. // Appl. Mech. Mater. 2019. V. 889. P. 24.
Zhou Y., Zhang L., Liu J., Fan X., Wang B., Wang M., Ren W., Wang J., Li M., Shi J. // J. Mater. Chem. A. 2015. V. 3. P. 3862.
Nguyen M.D., Nguyen T.B., Thamilselvan A., Nguyen T.G., Kuncoro E.P., Doong R.-a. // J. Environ. Chem. Eng. 2022. V. 10. P. 106905.
Thorat N., Yadav A., Yadav M., Gupta S., Varma R., Pillai S., Fernandes R., Patel M., Patel N. // J. Environ. Manage. 2019. V. 247. P. 57.
Vasilchenko D., Zhurenok A., Saraev A., Gerasimov E., Cherepanova S., Kovtunova L., Tkachev S., Kozlova E. // Int. J. Hydrogen Energy. 2022. V. 47. P. 11326.
Sun S., Li J., Song P., Cui J., Yang Q., Zheng X., Yang Z., Liang S. // Appl. Surf. Sci. 2020. V. 500. P. 143985.
Zhurenok, A.V., Larina, T.V., Markovskaya, D.V., Cherepanova, S.V., Mel’gunova E.A., Kozlova E.A. // Mendeleev Commun. 2021. V. 31. P. 157.
Lu Y., Wang W., Cheng H., Qiu H., Sun W., Fang X., Zhu J., Zheng Y. // Int. J. Hydrogen Energy. 2022. V. 47. P. 3733.
Škuta R., Matějka V., Foniok K., Smýkalová A., Cvejn D., Gabor R., Kormunda M., Smetana B., Novák V., Praus P. // Appl. Surf. Sci. 2021. V. 552. P. 149490.
Kesavan G., Vinothkumar V., Chen S.–M., Thangadurai T.D. // Appl. Surf. Sci. 2021. V. 556. P. 149814.
Zhang Z., Cui L., Zhang Y., Klausen L.H., Chen M., Sun D., Xu S., Kang S., Shi J. // App. Catal. B: Env. 2021. V. 297. P. 120441.
Dong F., Zhao Z., Xiong T., Ni Z., Zhang W., Sun Y., Ho W.K. // ACS Appl. Mater. Inter. 2013. V. 5. P. 11392.
Liu H., Chen D., Wang Z., Jing H., Zhang R. // Appl. Catal. B: Env. 2017. V. 203. P. 300.
Shvalagin V., Kuchmiy S., Skoryk M., Bondarenko M., Khyzhun O. // Mater. Sci. Eng. B. 2021. V. 271. P. 115304.
Wang Z., Wang Y., Xu S., Jin Y., Tang Z., Xiao G., Su H. // Polym. Degrad. Stabil. 2021. V. 190. P. 109638.
Ren X., Zhang Y., Yang L. Chen Z. // Inorg. Chem. Commun. 2021. V. 133. P. 108863.
Zhurenok A.V., Markovskaya D.V., Gerasimov E.Yu., Cherepanova S.V., Bukhtiyarov A.V., Kozlova E.A. // RSC Adv. 2021. V. 11. P. 37966.
Zhurenok A.V., Markovskaya D.V., Gerasimov E.Yu., Vokhmintsev A.S., Weinstein I.A., Prosvirin I.P., Cherepanova S.V., Bukhtiyarov A.V., Kozlova E.A. // Catalysts. 2021. V. 11. P. 1340.
Barr T.L. // J. Phys. Chem. 1978. V. 82. P. 1801.
Bernsmeier D., Sachse R., Bernicke M., Schmack R., Kettemann F., Polte J., Kraehnert R. // J. Catal. 2019. V. 369. P. 181.
Gołąbiewska A., Lisowski W., Jarek M., Nowaczyk G., Zielińska-Jurek A., Zaleska A. // Appl. Surf. Sci. 2014. V. 317. P. 1131.
Смирнов М.Ю., Вовк Е.И., Нартова А.В., Калинкин А.В., Бухтияров В.И. // Кинетика и катализ. 2018. Т. 59. № 5. С. 631.
Kozlova E.A., Markovskaya D.V., Cherepanova S.V., Saraev A.A., Gerasimov E.Y., Perevalov T.V., Kaichev V.V., Parmon V.N. // Int. J. Hydrogen Energy. 2014. V. 39. P. 18758.
Markovskaya D.V., Kozlova E.A., Cherepanova S.V., Kolinko P.A., Gerasimov E.Y., Parmon V.N. // ChemPhotoChem. 2017. V. 1. P. 575.