物理化学学报 >> 2026, Vol. 42 >> Issue (2): 100143.doi: 10.1016/j.actphy.2025.100143
收稿日期:2025-06-17
修回日期:2025-07-27
录用日期:2025-07-29
发布日期:2025-12-03
通讯作者:
Email: wangyajun@cup.edu.cn (王雅君); Tel.: +86-10-89739125
Fan Fan, Hao Xiu, Yuting Wang, Yongpeng Cui, Yajun Wang*(
)
Received:2025-06-17
Revised:2025-07-27
Accepted:2025-07-29
Published:2025-12-03
Contact:
Email: wangyajun@cup.edu.cn (Yajun Wang); Tel.: +86-10-89739125
摘要:
异质结构建已被证明是实现高效电荷分离和提高光催化性能的有效策略。在本研究中,基于元素掺杂和异质结构建的协同优化策略,通过简单的浸渍法构建了钛基金属有机框架(NH2-MIL-125,简称NMT)与钠掺杂氮化碳(Na-CN)复合的S型异质结光催化剂(x% NMT/Na-CN)。通过Na的层内掺杂调节了催化剂的能带结构,引入氮缺陷提高了光生电荷的分离效率。此外,Na-CN与NMT的复合形成了S型异质结,进一步提高了光生电荷的分离效率,同时保留了复合催化剂的强氧化还原能力。得益于Na掺杂和NMT复合的协同效应,15% NMT/Na-CN在异丙醇溶液中的光催化H2O2产率高达2474.6 μmol g−1 h−1,未改性块状氮化碳的38倍。这项工作为基于掺杂-异质结协同优化策略实现氮化碳基光催化剂高效生产H2O2提供了一种新方法。
樊凡, 修浩, 王宇婷, 崔永朋, 王雅君. NH2-MIL-125/Na掺杂g-C3N4复合S型异质结的构建及其光催化产过氧化氢性能[J]. 物理化学学报, 2026, 42(2), 100143. doi: 10.1016/j.actphy.2025.100143
Fan Fan, Hao Xiu, Yuting Wang, Yongpeng Cui, Yajun Wang. Construction of NH2-MIL-125/Na-doped g-C3N4 composite S-scheme heterojunction and its performance in photocatalytic hydrogen peroxide production[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2026, 42(2), 100143. doi: 10.1016/j.actphy.2025.100143
| 1 |
Y. Kondo, Y. Kuwahara, K. Mori, H. Yamashita. Chem 2022, 8, 2924.
doi: 10.1016/j.chempr.2022.10.007 |
| 2 |
W. N. Cai, Y. Tanaka, X. Zhu, T. Ohno. Nano Res. 2024, 17, 7027.
doi: 10.1007/s12274-024-6736-9 |
| 3 |
X. S. Zhao, Y. Y. You, S. B. Huang, Y. X. Wu, Y. Y. Ma, G. Zhang, Z. H. Zhang. Appl. Catal. B Environ. 2020, 278, 119251.
doi: 10.1016/j.apcatb.2020.119251 |
| 4 |
H. R. Liang, Y. J. Tian, B. F. Zhang, L. Wang, G. Z. Liu. Green Chem. Eng. 2021, 2, 207.
doi: 10.1016/j.gce.2020.09.012 |
| 5 |
B. S. Jiang, D. Y. Chen, N. J. Li, Q. F. Xu, H. Li, J. M. Lu. Chem. Eng. J. 2024, 487, 150609.
doi: 10.1016/j.cej.2024.150609 |
| 6 |
X. Zhou, S. Y. Yang, X. J. Wang, Z. Wu, Y. T. Huo, J. J. Zhang. J. Mater. Sci. Technol 2025, 234, 60.
doi: 10.1016/j.jmst.2025.02.027 |
| 7 |
G. Q. Chen, Z. X. Zheng, W. Zhong, G. H. Wang, X. H. Wu. Acta Phys. -Chim. Sin. 2024, 40, 2406021.
doi: 10.3866/PKU.WHXB202406021 |
| 8 |
S. H. Lu, L. L. Shen, X. Z. Li, B. Z. Yu, J. F. Ding, P. P. Gao, H. J. Zhang. J. Cleaner Prod. 2022, 378, 134589.
doi: 10.1016/j.jclepro.2022.134589 |
| 9 |
W. J. Pu, Y. Q. Zhou, L. F. Yang, H. F. Gong, Y. H. Li, Q. Y. Yang, D. Q. Zhang. Nano Res. 2024, 17, 7840.
doi: 10.1007/s12274-024-6818-8 |
| 10 |
F. Fan, H. Xiu, H. T. Ma, Y. T. Wang, Y. P. Cui, W. Q. Yao, Y. J. Wang. J. Mater. Sci. Technol 2026, 242, 128.
doi: 10.1016/j.jmst.2025.02.091 |
| 11 |
W. Liu, P. F. Wang, J. Chen, X. Gao, H. Che, B. Liu, Y. H. Ao. Adv. Funct. Mater. 2022, 32, 2205119.
doi: 10.1002/adfm.202205119 |
| 12 |
Y. Yang, X. Zhou, M. L. Gu, B. Cheng, Z. Wu, J. J. Zhang. Acta Phys. Chim. Sin. 2025, 41, 100064.
doi: 10.1016/j.actphy.2025.100064 |
| 13 |
M. Sayed, K. Z. Qi, X. H. Wu, L. Y. Zhang, H. García, J. G. Yu. Chem. Soc. Rev. 2025, 54, 4874.
doi: 10.1039/d4cs01091d |
| 14 |
X. H. Wu, L. H. Tan, G. Q. Chen, J. L Kang, G. H. Wang. Sci. China Mater. 2024, 67, 444.
doi: 10.1007/s40843-023-2755-2 |
| 15 |
R. Kavitha, C. Manjunatha, J. G. Yu, S. G. Kumar. EnergyChem 2025, 7, 100159.
doi: 10.1016/j.enchem.2025.100159 |
| 16 |
L. Y. Zhang, J. J. Zhang, J. G. Yu, H. García. Nat. Rev. Chem. 2025, 9, 328.
doi: 10.1038/s41570-025-00698-3 |
| 17 |
X. Z. Lu, Z. W. Chen, Z. F. Hu, F. Y. Liu, Z. H. Zuo, Z. X. Gao, H. G. Zhang, Y. C. Zhu, R. Z. Liu, Y. G. Yin, et al.. Adv. Energy Mater. 2024, 14, 2401873.
doi: 10.1002/aenm.202401873 |
| 18 |
L. Guo, Y. You, H. W. Huang, N. Tian, T. Y. Ma, Y. H. Zhang. J. Colloid Interface Sci. 2020, 568, 139.
doi: 10.1016/j.jcis.2020.02.025 |
| 19 |
W. J. Wang, D. Chen, F. Y. Li, X. Xiao, Q. Xu. Chem 2024, 10, 86.
doi: 10.1016/j.chempr.2023.09.009 |
| 20 |
C. Z. Zhu, Q. H. Tian, S. P. Wan, H. T. Xu, J. G. Hu, L. Q. Jing. Chem. Eng. J. 2024, 497, 154689.
doi: 10.1016/j.cej.2024.154689 |
| 21 |
S. Y. Chen, G. T. Hai, H. Y. Gao, X. Chen, A. Li, X. W. Zhang, W. J. Dong. Chem. Eng. J. 2021, 406, 126886.
doi: 10.1016/j.cej.2020.126886 |
| 22 |
J. H. Shi, K. K. Pu, T. Zhao, J. T. Shi, N. Zheng, L. J. Nie, K. K. Xue, Y. H. Gao. J. Environ. Sci. 2025, 152, 637.
doi: 10.1016/j.jes.2024.05.034 |
| 23 |
F. Y. Xing, C. Z. Wang, S. Q. Liu, S. H. Jin, H. B. Jin, J. B. Li. ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 11731.
doi: 10.1021/acsami.2c21046 |
| 24 |
Y. T. Wang, M. X. Wang, X. Y. Zhang, X. R. Pan, Y. P. Cui, D. Q. Liu, Y. J. Wang, W. Q. Yao. J. Catal. 2024, 440, 115807.
doi: 10.1016/j.jcat.2024.115807 |
| 25 |
A. M. Sadanandan, J. H. Yang, V. Devtade, G. Singh, N. Panangattu Dharmarajan, M. Fawaz, J. Mee Lee, E. Tavakkoli, C. H. Jeon, P. Kumar, et al.. Prog. Mater Sci. 2024, 142, 101242.
doi: 10.1016/j.pmatsci.2024.101242 |
| 26 |
H. Yao, R. F, Zhang, Y. Wen, Y. Liu, G. Yu, Z. H. Xie. J. Mater Sci. Technol. 2024, 182, 67.
doi: 10.1016/j.jmst.2023.09.038 |
| 27 |
D. M. Zhao, C. L. Dong, B. Wang, C. Chen, Y. C. Huang, Z. D. Diao, S. Z. Li, L. J. Guo, S. H. Shen. Adv. Mater. 2019, 31, 1903545.
doi: 10.1002/adma.201903545 |
| 28 |
Y. J. Wang, M. M. Liu, F. Fan, G. Li, J. X. Duan, Y. M. Li, G. Y. Jiang, W. Q. Yao. Appl. Catal. B Environ. 2022, 318, 121829.
doi: 10.1016/j.apcatb.2022.121829 |
| 29 |
J. Wang, C. C. Chen, Z. H. Zhao, C. Cheng, Z. H. Tang, Z. Du, Y. F. Wang, L. Pan. J. Alloys Compd. 2022, 922, 166288.
doi: 10.1016/j.jallcom.2022.166288 |
| 30 |
Z. Y. Feng, H. F. Fu, Z. H. Wang, F. Wang, Y. W. Wei, C. Zhao, C. C. Wang. Sep. Purif. Technol. 2024, 351, 128102.
doi: 10.1016/j.seppur.2024.128102 |
| 31 |
F. T. He, Y. M. Lu, Y. Z. Wu, S. L. Wang, Y. Zhang, P. Dong, Y. Q. Wang, C. C. Zhao, S. J. Wang, J. Q. Zhang, et al.. Adv. Mater. 2024, 36, 2307490.
doi: 10.1002/adma.202307490 |
| 32 |
X. Ma, H. F. Cheng. Sep. Purif. Technol. 2024, 330, 125260.
doi: 10.1016/j.seppur.2023.125260 |
| 33 |
D. Y. Wang, S. L. Pu, Y. M. Chen, K. Lei, Y. J. Duan, L. J. Mao, X. H. Zeng, X. Luo, Y. T. Zhang, Y. Q. Dong, et al.. Sci. China Chem. 2025, 68, 192.
doi: 10.1007/s11426-024-2200-1 |
| 34 |
C. W. Ma, Q. X. Xiao, Y. F. Wang, Y. D. Zhou, Z. H. Yang, H. H. Che. J. Colloid Interface Sci. 2025, 678, 180.
doi: 10.1016/j.jcis.2024.09.118 |
| 35 |
Y. Shang, M. Zheng, H. J. Liu, X. L. Jin, C. S. Yan, L. Song, Z. M. Qi, F. Y. Jing, P. Song, X. Zhou, et al.. ACS Catal. 2023, 13, 14530.
doi: 10.1021/acscatal.3c03628 |
| 36 |
S. H. Wang, Y. Z. Xia, G. Y. Yan, M. X. Chen, X. X. Wang, L. Wu, R. W. Liang. Appl. Catal. B Environ. 2022, 317, 121798.
doi: 10.1016/j.apcatb.2022.121798 |
| 37 |
Y. Xu, W. D. Hou, K. Huang, H. Z. Guo, Z. M. Wang, C. Lian, J. Y. Zhang, D. L. Wu, Z. D. Lei, Z. Liu, et al.. Adv. Sci. 2024, 11, 2403607.
doi: 10.1002/advs.202403607 |
| 38 |
T. Y. Gao, D. G. Zhao, S. S. Yuan, M. Zheng, X. J. Pu, L. Tang, Z. D. Lei. Carbon Energy 2024, 6, e596.
doi: 10.1002/cey2.596 |
| 39 |
M. Jourshabani, M. R. Asrami, B. K. Lee. Appl. Catal. B Environ. 2022, 302, 120839.
doi: 10.1016/j.apcatb.2021.120839 |
| 40 |
H. W. Liang, X. Zhuang, S. Brüller, X. Feng, K. Müllen. Nat. Commun. 2014, 5, 4973.
doi: 10.1038/ncomms5973 |
| 41 |
F. Huang, M. Humayun, G. Li, T. T. Fan, W. L. Wang, Y. L. Cao, A. Nikiforov, C. D. Wang, J. Wang. Rare Met. 2024, 43, 3161.
doi: 10.1007/s12598-024-02688-8 |
| 42 |
K. Z. Lai, Y. X. Sun, N. Li, Y. Q. Gao, H. Li, L. Ge, T. Y. Ma. Adv. Funct. Mater. 2024, 34, 2409031.
doi: 10.1002/adfm.202409031 |
| 43 |
Y. X. Li, H. Xu, S. X. Ouyang, D. Lu, X. Wang, D. F. Wang, J. H. Ye. J. Mater. Chem. A 2016, 4, 2943.
doi: 10.1039/C5TA05128B |
| 44 |
M. D. Segall, P. J. D. Lindan, M. J. Probert, C. J. Pickard, P. J. Hasnip, S. J. Clark, M. C. Payne. J. Phys. Condens. Mat. 2002, 14, 2717.
doi: 10.1088/0953-8984/14/11/301 |
| 45 |
S. D. Wang, L. Y. Huang, L. J. Xue, Q. Kang, L. L. Wen, K. L. Lv. Appl. Catal. B Environ. 2024, 358, 124366.
doi: 10.1016/j.apcatb.2024.124366 |
| 46 |
X. L. Wang, H. H. Zhang, Y. M. Huang, L. L. Gao, Y. Zhang, J. Y. Meng, Y. F. Liao, B. N. Zong, W. L. Dai, H. X. Li. Adv. Funct. Mater. 2025, 2421847.
doi: 10.1002/adfm.202421847 |
| 47 |
J. T. Yan, J. J. Zhang. J. Mater. Sci. Technol 2024, 193, 18.
doi: 10.1016/j.jmst.2023.12.054 |
| 48 |
C. Cheng, J. J. Zhang, B. C. Zhu, G. J. Liang, L. Y. Zhang, J. G. Yu. Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202218688.
doi: 10.1002/anie.202218688 |
| 49 |
Y. Wu, C. Cheng, K. Z. Qi, B. Cheng, J. J. Zhang, J. G. Yu, L. Y. Zhang. Acta Phys. Chim. Sin. 2024, 40, 2406027.
doi: 10.3866/PKU.WHXB202406027 |
| 50 |
H. Zhang, L. H. Jia, P. Wu, R. J. Xu, J. He, W. Jiang. Appl. Surf. Sci. 2020, 527, 146584.
doi: 10.1016/j.apsusc.2020.146584 |
| 51 |
E. Hu, Q. Chen, Q. Gao, X. F. Fan, X. J. Luo, Y. Wei, G. Wu, H. B. Deng, S. C. Xu, P. Wang, et al.. Adv. Funct. Mater. 2024, 34, 2312215.
doi: 10.1002/adfm.202312215 |
| 52 |
H. Z. Guo, L. Zhou, K. Huang, Y. Q. Li, W. D. Hou, H. G. Liao, C. Lian, S. W. Yang, D. L. Wu, Z. D. Lei, et al.. Adv. Funct. Mater. 2024, 34, 2402650.
doi: 10.1002/adfm.202402650 |
| 53 |
W. Y. Yu, R. Xing, N. Tian, Y. H. Wang, N. Zhang, Y. H. Zhang, Y. X. Deng, H. W. Huang. J. Mater. Chem. A 2025, 13, 3791.
doi: 10.1039/D4TA06956K |
| 54 |
S. S. Shen, X. B. Li, Y. T. Zhou, L. Han, Y. Xie, F. Deng, J. T. Huang, Z. Chen, Z. J. Feng, J. L. Xu, et al.. J. Mater. Sci. Technol. 2023, 155, 148.
doi: 10.1016/j.jmst.2023.03.006 |
| 55 |
L. Z. Cao, C. Wang, H. Wang, X. M. Xu, X. Tao, H. Q. Tan, G. S. Zhu. Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202402095.
doi: 10.1002/anie.202402095 |
| [1] | 许凯强, 于佳, 夏伟, 张建军, 韩生. 范德华S型异质结赋予快速电荷转移助力光催化活性提升[J]. 物理化学学报, 2026, 42(7): 100211 - . |
| [2] | 单昱呈, 许立明, 孙鹏, 朱之婧, 王成龙, 黎晋良, 杨光, 潘丽坤. 一种数据驱动方法快速筛选高性能水系锌离子电池中金属掺杂二氧化锰正极[J]. 物理化学学报, 2026, 42(7): 100232 - . |
| [3] | 周鑫灿, 王雪瑶, 陈小康, 兰笛, 高宇庭, 王晓霞, 李道浩, 张树超, 张立杰, 吴广磊. 电子结构不对称碳介导的Pd电荷重分布促进乙醇氧化反应[J]. 物理化学学报, 2026, 42(7): 100287 - . |
| [4] | 刘天增, 兰笛, 张世杰, 王培, 张淑慧, 赵小苗, 梁笑微, 赵志伟. 掺杂调控的肖特基界面用于内建电场增强电磁波吸收[J]. 物理化学学报, 2026, 42(7): 100289 - . |
| [5] | 袁成成, 夏伟, 王骏, 朱潇锋, 张勇, 朱必成, 余家国. 双功能单原子修饰SnS2/CdS S型光催化剂用于协同产氢与乳酸氧化的DFT研究[J]. 物理化学学报, 2026, 42(6): 100244 - . |
| [6] | 刘亚楠, 苏晓岗, 兰笛, 刘江涌, 马卫海, 刘亚青. 双金属MOF衍生的CoZn-C/MWCNTs复合材料用于轻质宽带微波吸收[J]. 物理化学学报, 2026, 42(6): 100276 - . |
| [7] | 杨鹤群, 饶斐, 潘德安, 陈柳, 努曼·阿巴斯, 朱刚强. 稀土镨单原子促进石墨相氮化碳管面内电荷转移以提升纯水中过氧化氢的产率[J]. 物理化学学报, 2026, 42(6): 100210 - . |
| [8] | 谢垚, 李双军, 陈超, 樊思宇, 陶英, 张启涛. 离子极化工程调控聚合物氮化碳框架结构实现双氧水高效人工光合成[J]. 物理化学学报, 2026, 42(5): 100183 - . |
| [9] | 张小菲, 徐山浩, 王志远, 何龙, 黄天成, 徐永明, 卞玉翠, 李一珂, 陈海军, 李中军. BiOCl表面掺杂石墨烯用于可见光下高效光催化胺偶联[J]. 物理化学学报, 2026, 42(5): 100202 - . |
| [10] | 孟奥运, 李振华, 熊国远, 李真, 张金锋. S型异质结Al6Si2O13/BiOBr通过增强电荷转移效应实现高效稳定光催化降解三唑磷和敌敌畏农药[J]. 物理化学学报, 2026, 42(5): 100186 - . |
| [11] | 李培才, 王绪斌, 张庆华, 王伯文, 容晓晖, 胡勇胜, 李忠涛. 高倍率长寿命P2型钠离子电池正极材料[J]. 物理化学学报, 2026, 42(5): 100214 - . |
| [12] | 邱艳平, 张佳桐, 李林萍, 高旸钦, 李宁, 戈磊. MOF衍生的g-C3N4/ZnIn2S4 S型异质结:界面工程增强光催化NO转化[J]. 物理化学学报, 2026, 42(4): 100175 - . |
| [13] | 郭杰, 薛丽君, 宋发辉, 李程鹏, 陈卓, 温丽丽. 双内建电场驱动的D-A COFs/ZnIn2S4 S型异质结加速电荷分离实现纯水中高效光合成H2O2[J]. 物理化学学报, 2026, 42(4): 100177 - . |
| [14] | 李振, 张素娟, 王中辽, 张金锋, 陈高礼, 陈士夫. S型CdS/MnO2异质结的合理构建用于高附加值甲苯光热协同催化选择性氧化[J]. 物理化学学报, 2026, 42(4): 100179 - . |
| [15] | 朱文君, 艾陈斌, 许凯强, 周亚太, 张锡东, 张勇. WO3@TP无机@有机S型光催化剂用于促进产H2O2[J]. 物理化学学报, 2026, 42(3): 100184 - . |
|
||