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Erschienen in: Journal of Materials Science 22/2021

03.05.2021 | Energy materials

Ni/NiO hybrid nanostructure supported on biomass carbon for visible-light photocatalytic hydrogen evolution

verfasst von: Kaihong Xie, Peijing Guo, Zhangyi Xiong, Sufang Sun, Haijun Wang, Yongjun Gao

Erschienen in: Journal of Materials Science | Ausgabe 22/2021

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Abstract

Well-dispersed Ni-based nanocrystals with Ni/NiO hybrid nanostructure are built on cellulose-derived carbon (Ni-C-500), which exhibits outstanding photocatalytic performance in the hydrogen evolution from water. Control experiments confirm that the optimal nickel content in Ni-C-500 is 16 wt% and the optimum calcination temperature is 500 °C. The hydrogen evolution rate on Ni-C-500 in the presence of Eosin Y and triethanolamine (TEOA) reaches 13.5 mmol/gcat/h in the first hour, which is even higher than that on commercial Pt/C catalyst (11.4 mmol/gcat/h). The carbon support facilitates the transfer of photogenerated electrons from photosensitizer to Ni-based nanocrystals, efficiently preventing the recombination of photogenerated electrons and holes during the photocatalytic procedure. Density functional theory (DFT) calculations further demonstrate that the NiO islands on Ni(111) surface facilitate the adsorption of water molecules because of the interaction between the oxygen atom of NiO island and the hydrogen atom of water. Furthermore, produced Had around NiO island of Ni(111) surface is more easily to form hydrogen on Ni/NiO hybrid nanostructure than on clean Ni(111) surface.

Graphical abstract

Ni/NiO hybrid nanostructure supported on biomass carbon for visible-light photocatalytic hydrogen evolution

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5.
Zurück zum Zitat Maenaka Y, Suenobu T, Fukuzumi S (2012) Hydrogen evolution from aliphatic alcohols and 1,4-selective hydrogenation of NAD+ catalyzed by a [C, N] and a [C, C] cyclometalated organoiridium complex at room temperature in water. J Am Chem Soc 134:9417–9427. https://doi.org/10.1021/ja302788cCrossRef Maenaka Y, Suenobu T, Fukuzumi S (2012) Hydrogen evolution from aliphatic alcohols and 1,4-selective hydrogenation of NAD+ catalyzed by a [C, N] and a [C, C] cyclometalated organoiridium complex at room temperature in water. J Am Chem Soc 134:9417–9427. https://​doi.​org/​10.​1021/​ja302788cCrossRef
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Zurück zum Zitat Nørskov JK, Bligaard T, Logadottir A, Kitchin JR, Chen JG, Pandelov S, Stimming U (2005) Trends in the exchange current for hydrogen evolution. J Electrochem Soc 152:J23–J26CrossRef Nørskov JK, Bligaard T, Logadottir A, Kitchin JR, Chen JG, Pandelov S, Stimming U (2005) Trends in the exchange current for hydrogen evolution. J Electrochem Soc 152:J23–J26CrossRef
Metadaten
Titel
Ni/NiO hybrid nanostructure supported on biomass carbon for visible-light photocatalytic hydrogen evolution
verfasst von
Kaihong Xie
Peijing Guo
Zhangyi Xiong
Sufang Sun
Haijun Wang
Yongjun Gao
Publikationsdatum
03.05.2021
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science / Ausgabe 22/2021
Print ISSN: 0022-2461
Elektronische ISSN: 1573-4803
DOI
https://doi.org/10.1007/s10853-021-06129-0

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