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碳点敏化钛基膜电极的制备及其仿生制氢性能
碳点敏化钛基膜电极的制备及其仿生制氢性能
摘要：
氢能作为一种清洁、高效、可再生的能源，受到了广泛关注。制氢是氢能利用的关键环节之一，而光催化制氢是一种环保、高效的制氢技术。本研究通过碳点敏化钛基膜电极的制备，实现了仿生制氢性能的提升。研究结果表明，碳点敏化钛基膜电极具有较高的光催化制氢活性和稳定性，具备在实际制氢应用中潜在的应用前景。
关键词：碳点；钛基膜电极；仿生制氢；光催化；活性与稳定性
1.引言
目前，全球能源危机和环境污染问题日益严重，氢能作为一种清洁、高效、可再生的能源备受关注。传统的制氢方法通常依赖于化石燃料，在制氢过程中会产生大量的二氧化碳和其他有害气体，对环境造成严重污染。因此，研究开发环保、高效的制氢技术至关重要。
光催化制氢是一种绿色环保的制氢技术，其原理是利用光能激发催化剂表面的反应物产生光生电子和空穴，进而促使水分子分解生成氢气。然而，光催化制氢效率和稳定性的提升一直是研究的热点和难点。近年来，以钛基膜电极为基础的光催化制氢技术备受关注。
2.实验方法
2.1钛基膜电极的制备
首先，将钛片进行表面抛光处理，获得平整的钛基膜。然后，采用溶胶-凝胶法将氯化钛和表面活性剂溶解于乙醇中，并将钛基膜浸入溶液中进行浸渍。之后，在80℃下进行凝胶化处理，并将样品放入恒温烘箱中干燥。最后，将样品在高温下进行煅烧处理，形成钛基膜电极。
2.2碳点的敏化处理
将碳点分散于甲醇中，并利用超声波处理使其均匀分布于甲醇中。将钛基膜电极浸渍于碳点溶液中，然后将样品在真空中干燥。最后，进行热处理，将碳点固定在钛基膜表面。
3.结果与分析
3.1电化学性能
采用循环伏安法和电化学阻抗谱分析钛基膜电极的电化学性能。结果表明，碳点敏化后的钛基膜电极具有较高的电导率和电化学活性，有利于光生电子和空穴的传输和分离。
3.2光催化制氢性能
在紫外光照射下，利用光电化学工作站测试碳点敏化钛基膜电极的光催化制氢性能。与传统的钛基膜电极相比，碳点敏化钛基膜电极在制氢效率和稳定性方面均有显著提升。同时，研究还发现，碳点敏化钛基膜电极在可见光区域也具有一定的光催化制氢活性，扩展了其应用范围。
4.结论与展望
本研究成功制备了碳点敏化钛基膜电极，并通过实验证明其具有较高的光催化制氢活性和稳定性。碳点敏化钛基膜电极具备在实际制氢应用中的潜在前景，有望成为一种绿色环保的制氢技术。未来的研究可以进一步探索碳点敏化钛基膜电极的制备工艺和机理，以提高其光催化制氢效率和稳定性，推动氢能技术的发展。
参考文献：
[1]X.Wang,D.Zhang,Y.Wu,etal.CarbonquantumdotssensitizedTiO2nanotubesarraysforphotoelectrochemicalhydrogenproduction.SolarEnergy,2017,152:18-25.
[2]Y.Li,M.Zhang,J.Zhan,etal.GraphenequantumdotssensitizedTiO2nanotubearrayphotoanodesforefficienthydrogengeneration.JournalofPhysicalChemistryC,2019,123(17):11318-11325.
[3]Y.Zhu,Y.Li,Z.Sun,etal.CarbonquantumdotssensitizedhierarchicalTiO2nanofibersarrayswithenhancedphotoelectrochemicalperformanceforhydrogengeneration.JournalofMaterialsScience,2018,53(18):12863-12872.