ساخت نانوکامپوزیت g-C3N4/Au به عنوان فتوکاتالیست برای تولید گاز هیدروژن

در تحقیق حاضر نانو صفحات g-C3N4 تهیه شد و اثر عملیات حرارتی دو مرحله ای بر روی ساختار و خواص فوتوکاتالیستی آن بررسی شد. سپس این ماده با نانو ذرات طلا به روش رسوب نوری پوشش داده شد و کامپوزیت حاصل مورد بررسی قرار گرفت. همچنین توانایی فوتوکاتالیستی ماده حاصل برای تولید گاز هیدروژن با استفاده از شبیه ساز نور خورشید و آب مورد مطالعه قرار گرفت. مشخصه یابی پودرهای سنتز شده با استفاده از تکنیک های مختلفی مانند پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی عبوری، آنالیز سطح ویژه و طیف سنجی فرابنفش-مرئی انجام شد. پراش پرتو ایکس نشان داد که g-C3N4 کریستاله تشکیل شده است و نظم ساختار این ماده پس از دو مرحله عملیات حرارتی کاهش می یابد. علاوه بر این پراش پرتو ایکس رسوب گذاری موفق طلا را بر روی کربن نیترید گرافیته تایید می کند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری نشان داده نانو ذرات طلا دارای اندازه ذرات حدود 8 نانومتر می باشند. بررسی طیف جذبی فرابنفش- مرئی پودرهای سنتز شده نشان داد پس از دو مرحله عملیات حرارتی شکاف نواری نمونه ها افزایش می یابد و حضور نانوذرات طلا، جذب در منطقه نور مرئی را با کمک پدید رزونانس پلاسمونیک سطحی افزایش می دهد. سطح ویژه نمونه ها پس از دو مرحله عملیات حرارتی و پس از اعمال پوشش با نانو ذرات طلا به ترتیب از 4.2 به 15.7 و 29.3 متر مربع بر گرم افزایش یافت. نمونه کربن نیترید گرافیته دو بار عملیات حرارتی شده و پوشش داده شده با نانو ذرات طلا قادر به تولید گاز هیدروژن تحت نور خورشید و در حدود 1128 میکرومول بر ساعت بر گرم می باشد. در پایان مکانیزم فوتوکاتالیستی سیستم ساخته شده برای تولید گاز هیدروژن بحث شد.