物理化学学报 >> 2021, Vol. 37 >> Issue (6): 2009080.doi: 10.3866/PKU.WHXB202009080
所属专题: 先进光催化剂设计与制备
陈一文1, 李铃铃2, 徐全龙3,*(), Tina Düren4, 范佳杰1,4,*(
), 马德琨5,*(
)
收稿日期:
2020-09-25
录用日期:
2020-10-16
发布日期:
2020-10-22
通讯作者:
徐全龙,范佳杰,马德琨
E-mail:xuql@wzu.edu.cn;fanjiajie@zzu.edu.cn;dkma@wzu.edu.cn
作者简介:
第一联系人:†These authors contribute equally.
基金资助:
Yiwen Chen1, Lingling Li2, Quanlong Xu3,*(), Düren Tina4, Jiajie Fan1,4,*(
), Dekun Ma5,*(
)
Received:
2020-09-25
Accepted:
2020-10-16
Published:
2020-10-22
Contact:
Quanlong Xu,Jiajie Fan,Dekun Ma
E-mail:xuql@wzu.edu.cn;fanjiajie@zzu.edu.cn;dkma@wzu.edu.cn
About author:
Dekun Ma, Email: dkma@wzu.edu.cnSupported by:
摘要:
日渐严重的能源短缺和环境失衡问题已经阻碍了人类社会的进一步和长远可持续发展。能够将太阳能转化为可储存化学能的半导体基光催化技术被广泛的理解为一种经济和清洁的解决方式,比如光催化分解水。虽然被认为是有前途的光催化剂,g-C3N4低的比表面积极大地限制了其光催化性能。大孔-介孔结构可以为物质的传输和光的充分利用提供有效通道,从而提高光催化反应效率。本文中,具有反蛋白石(IO)结构的g-C3N4合理地通过紧密堆积的SiO2作为模板来制备得到。并且显示出超高比表面积(450.2 m2·g-1),表现出更好的光催化产氢速率(21.22 μmol·h-1),约为体相g-C3N4 (3.65 μmol·h-1)的六倍。相对于体相g-C3N4,IO g-C3N4表现了更好的可见光吸收能力, 这得益于3D多孔结构的多重光散射效应。同时,较低的荧光强度、更长的荧光寿命、更小的Nyquist半圆环和更强的光电流响应协同地抑制了光生载流子的复合,降低了界面电荷传输的电阻,促进了光生电子的形成。此外,氮空位的存在能够增强局部电子密度,氮气吸-脱附测试揭示了IO g-C3N4中存在丰富的中孔和大孔,高比表面积暴露更多的活性边界和催化中心。正如光学性质、电子顺磁共振和电化学表征结果所揭示的那样,那些有利因素,包括增强的光利用率、提高的光生电荷的分离、延长的荧光寿命都赋予具有反蛋白石结构的IO g-C3N4优越的光催化性能。这项工作为结构设计和光催化性能调制做出了重要贡献。
陈一文, 李铃铃, 徐全龙, Tina Düren, 范佳杰, 马德琨. 反蛋白石结构的g-C3N4可控合成及其优异的光催化产氢性能[J]. 物理化学学报, 2021, 37(6): 2009080.
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Table 1
FT-IR spectra modeling parameters for the IO and bulk g-C3N4."
Position (cm-1) | Assignments |
809 | C-N stretching vibration triazine cycles |
892 | cross-linked heptazine deformation |
1241/1320 | stretching vibrations of connected C=N-C units |
1800 to 1400 | skeletal vibrations of the CN aromatic heterocycles |
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