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奈米材料應用於光觸媒、感測及水分解之研究

為了解決C-Class W206的問題，作者SHIBIRU YADETA EJETA 這樣論述：

石墨碳氮化物（g-CN）是光催化和電催化反應的潛在材料，具有出色的穩定性以及可調節的電子和形態結構。金奈米粒子（AuNPs）具有特殊的吸引力，可以增強用於化學傳感的信號。已經設計了基於其應用合成g-CN的不同策略。對於AuNPs，通過用不同的配體修飾其表面，並且該性質使其適用於傳感系統。原始g-CN的光催化和電催化效率受到重組率高和電導率低而受到限制。進行雜原子（氧）摻雜和金屬（鈷）摻雜，並分別用於光催化的2,4-二氯苯氧基乙酸（2,4-D）降解和水分解。關於AuNPs在感測水溶液中的Cr(III）離子方面的應用，將合成的AuNPs用3-巰基丙酸（3-mpa）進行表面修飾。可用於定量和檢測金

屬離子的位移。在這項研究中，g-CN是通過三聚氰胺的簡單熱解, 氧化後的光催化降解2,4-D和摻雜的鈷進行電催化水分解而製備的。所合成的催化劑具有以下特徵：結構，形態，光學和表面性質。用XRD，SEM，HRTEM，TEM，FTIR，UV-Visible，PL，XPS，Mott-Schottky繪製譜帶邊緣並仔細分析。以檸檬酸鈉為還原穩定劑，通過化學還原法製備了金奈米粒子。表面通過3-mpa硫醇基團通過共價相互作用進行修飾，分析其結構變化和電子變化。FTIR，DLS-zeta，紫外可見光譜，TEM和方波伏安法，並與純金奈米粒子進行比較。通過使用兩種不同的光源對2,4-D進行降解，分析了氧化的g-

CN（Og-CN）的光催化. 在所有情況下，Og-CN的光催化性能均優於g-CN。類似地，將g-CN和Og-CN的催化性能與金屬和金屬氧化物基半導體的催化性能進行了比較更好的性能。以同樣的方式，將鈷改性的g-CN（Co@g-CN）作為雙功能用於水分解，並且將非貴族電催化劑及其HER和OER活性與碳紙上的基準催化劑鉑（Pt/CP). 最佳催化劑的HER活性幾乎與 Pt/CP 相似。然而，儘管它的性能優於Pt/CP，但獲得的OER活性超電勢比某些報導的催化劑稍高。AuNP@3-mpa被用作感測Cr(III)金屬離子的一種簡便，經濟高效的現場檢測允許方法,並獲得了約0.34 ppb的更好的靈敏度（L

OD)，但是檢測的線性範圍很小（50.0-250.0ppb) 。因此，另一種電化學方法（SWV）通過使用經AuNPs修飾，覆蓋有配體的 Cr(III)附著並隨後用3-mpa@AuNPs穩定的ITO玻璃基板進行整合。最後，用SWV掃描製備的基材，並出現與金屬離子協同作用成比例的陰極電流峰特徵，並將其用於定量分析更高濃度的Cr(III)。本文的結果清楚地證實，通過氧化催化劑可以提高原始g-CN的光催化性能，而摻雜鈷奈米顆粒對HER和OER的電催化性能可以大大提高g-CN的電催化性能。增強的光催化效率可以主要歸因於電子性質，比表面積和孔隙率的修正。如果檢測到AuNPs，則配體3-mpa非常敏感，在結

構中被COO-基團覆蓋，可輕鬆結合路易斯酸性Cr(III)，從而改變其環境，從而改變了用於檢測系統的等離激元譜帶。通過從紅色到藍色的顏色變化或在光譜上目視確認檢測。通過 Cr(III)在配體上的附著來確認SWV檢測，並通過其特異性還原電位進行鑑定，作為未來的潛在應用。