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A Type-I Heterojunction by Anchoring Ultrafine Cu2O on Defective TiO2 Framework for Efficient Photocatalytic H2 Production
Industrial & Engineering Chemistry Research ( IF 3.8 ) Pub Date : 2023-01-17 , DOI: 10.1021/acs.iecr.2c03875 Jiamei Cao 1 , Jiankang Zhang 2 , Wangui Guo 2 , Hao Chen 2 , Jinghua Li 1 , Dengwei Jing 1 , Bing Luo 3 , Lijing Ma 1
Industrial & Engineering Chemistry Research ( IF 3.8 ) Pub Date : 2023-01-17 , DOI: 10.1021/acs.iecr.2c03875 Jiamei Cao 1 , Jiankang Zhang 2 , Wangui Guo 2 , Hao Chen 2 , Jinghua Li 1 , Dengwei Jing 1 , Bing Luo 3 , Lijing Ma 1
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The metal–organic framework (MOF) contains abundant metal ions and organic ligands, and is an excellent self-sacrificial template or precursor for further assembly of functional composites. Herein, MOF-derived defective TiO2 anchored by ultrafine Cu2O nanoparticles has been successfully prepared. In situ formation of type-I heterojunctions between defective TiO2 and ultrafine Cu2O nanoparticles and their application in photocatalytic H2 evolution were demonstrated. Series of composites with varying amounts of Cu2O from 1% to 10% were synthesized. 5 wt % Cu2O loading leads to a H2 generation activity of 4.81 mmol g –1 h –1 under UV–visible light, which is about 3.2 times larger than that of MOF-derived defective TiO2 (1.49 mmol g –1 h –1). It is found that the existence of Ti3+ and Ov defects in the prepared Cu2O/D-TiO2 (defective TiO2) introduces a new local energy level in the forbidden band, which is responsible for effective charge separation. The uniform distribution of Cu2O nanoparticles in defective TiO2 enables close surface contact, enhanced visible light absorption, and electron-transfer efficiency through the formation of heterojunction. This work provides valuable guidelines for exploiting high-performance MOF-derived photocatalysts for the photocatalytic H2 evolution.
中文翻译：
将超细 Cu2O 锚定在有缺陷的 TiO2 骨架上的 I 型异质结，用于高效光催化制氢
金属有机骨架（MOF）含有丰富的金属离子和有机配体，是一种优良的自牺牲模板或前体，可用于进一步组装功能复合材料。在此，成功制备了由超细 Cu 2 O 纳米粒子锚定的MOF 衍生的缺陷型 TiO 2 。证明了在有缺陷的 TiO 2和超细 Cu 2 O 纳米粒子之间原位形成 I 型异质结及其在光催化 H 2释放中的应用。合成了 Cu 2 O 含量从 1% 到 10%不等的一系列复合材料。5 wt% Cu 2 O 加载导致 H 2生成活性为 4.81 mmol g –1h –1在紫外-可见光下，比 MOF 衍生的有缺陷的 TiO 2 (1.49 mmol g –1 h –1 ) 大约 3.2 倍。发现在制备的 Cu 2 O/D-TiO 2中存在 Ti 3+和 O v缺陷（缺陷 TiO 2）在禁带中引入了新的局部能级，这负责有效的电荷分离。Cu 2 O纳米粒子在缺陷TiO 2中的均匀分布通过形成异质结实现紧密的表面接触，增强可见光吸收和电子转移效率。这项工作为开发用于光催化 H 2演化的高性能 MOF 衍生光催化剂提供了有价值的指导。
更新日期：2023-01-17
中文翻译：
将超细 Cu2O 锚定在有缺陷的 TiO2 骨架上的 I 型异质结，用于高效光催化制氢
金属有机骨架（MOF）含有丰富的金属离子和有机配体，是一种优良的自牺牲模板或前体，可用于进一步组装功能复合材料。在此，成功制备了由超细 Cu 2 O 纳米粒子锚定的MOF 衍生的缺陷型 TiO 2 。证明了在有缺陷的 TiO 2和超细 Cu 2 O 纳米粒子之间原位形成 I 型异质结及其在光催化 H 2释放中的应用。合成了 Cu 2 O 含量从 1% 到 10%不等的一系列复合材料。5 wt% Cu 2 O 加载导致 H 2生成活性为 4.81 mmol g –1h –1在紫外-可见光下，比 MOF 衍生的有缺陷的 TiO 2 (1.49 mmol g –1 h –1 ) 大约 3.2 倍。发现在制备的 Cu 2 O/D-TiO 2中存在 Ti 3+和 O v缺陷（缺陷 TiO 2）在禁带中引入了新的局部能级，这负责有效的电荷分离。Cu 2 O纳米粒子在缺陷TiO 2中的均匀分布通过形成异质结实现紧密的表面接触，增强可见光吸收和电子转移效率。这项工作为开发用于光催化 H 2演化的高性能 MOF 衍生光催化剂提供了有价值的指导。
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