基于天然衍生Fe2TiO5/α-Fe2O3与g-C3N4三元纳米复合材料的可见光驱动高效光催化产氢研究

《Advanced Sustainable Systems》：Fabrication of Naturally Derived Fe2TiO5/α-Fe2O3 Added g-C3N4 Ternary Nanocomposite for Improved Visible Light Driven Efficient Photocatalytic H2 Evolution

本研究针对绿色氢能制备需求，通过酸提取水解-水热法构建了Fe2TiO5/α-Fe2O3/g-C3N4三元纳米复合材料。结果表明：FTG 15样品在可见光下产氢速率达8829 μmol·h?1·gcat?1，为纯Fe2TiO5的2.53倍，且循环稳定性优异，为太阳能驱动制氢提供了高效新材料。

　　

氢燃料因其高能量密度和环境可持续性成为未来能源的重要选择。光催化水分解作为一种绿色经济的技术路径，为实现高效氢能制备提供了新思路。研究人员通过酸提取水解结合水热法，成功制备了具有不同石墨相氮化碳(g-C₃N₄)含量的Fe₂TiO₅/α-Fe₂O₃/g-C₃N₄三元纳米复合材料，通过双电荷转移机制显著提升了可见光催化活性。该复合材料展现出优异的紫外-可见光吸收特性，其中Fe³⁺的配体场跃迁对光吸收具有重要影响。X射线光电子能谱分析证实了Ti³⁺态的存在，这一特征有效促进了电子传输并抑制了电荷复合。在优化条件下，含15% g-C₃N₄的FTG 15样品实现了8829 μmol·h^?1·g_cat^?1的产氢速率，较纯Fe₂TiO₅提升2.53倍。经过四次循环测试，该材料仍能保持80%的初始产氢性能。同时，FTG 15的光电流密度在1.23V电压下达到0.018 mA·cm^?2，提升幅度达61%，起始电位也产生100 mV的正向偏移。这些发现表明，该三元纳米复合材料兼具强可见光吸收与高效电荷分离能力，为可持续氢能生产提供了新型光催化剂解决方案。