物理化学学报 >> 2024, Vol. 40 >> Issue (11): 2406005.doi: 10.3866/PKU.WHXB202406005
所属专题: 太阳燃料制备
收稿日期:2024-06-05
修回日期:2024-07-16
录用日期:2024-07-17
发布日期:2024-10-14
通讯作者:
Email: mengaiyun@sztu.edu.cn (孟爱云)suyaorong@sztu.edu.cn; Tel: +86-755-2325-6080 (苏耀荣)
作者简介:†These authors contributed equally to this work.
基金资助:
Wei Zhong, Dan Zheng, Yuanxin Ou, Aiyun Meng*(
), Yaorong Su*(
)
Received:2024-06-05
Revised:2024-07-16
Accepted:2024-07-17
Published:2024-10-14
Contact:
Email: mengaiyun@sztu.edu.cn (Aiyun Meng)suyaorong@sztu.edu.cn; Tel: +86-755-2325-6080 (Yaorong Su)
Supported by:摘要:
石墨相氮化碳(g-C3N4)在光催化制备过氧化氢(H2O2)领域有巨大潜力。然而,低的两电子氧还原活性严重限制了g-C3N4的光催化产H2O2效率。在这项研究中,我们通过两步煅烧法在KI晶体表面重新晶化传统g-C3N4材料,合成了钾掺杂的高晶化g-C3N4光催化剂(CN-K)。所制备的CN-K光催化材料具有更高的面间结晶度、更窄的禁带宽度和更小的颗粒尺寸(大约20到50纳米)。更重要的是,掺入的钾原子作为优异的催化位点可以增强O2吸附和稳定*OOH中间体,从而提高钾掺杂高晶化g-C3N4光催化剂的两电子氧还原活性。其中CN-K(1:6)样品具有显著增强的光催化产H2O2速率(7.8 mmol·L-1·h-1),且在420 nm下的表观量子效率为5.17%,光催化活性是传统块状g-C3N4样品的220倍。这项研究不仅揭示了杂原子提高g-C3N4光催化剂两电子氧还原活性的机理,而且为设计高效g-C3N4基光催化剂提供了新的见解。
钟威, 郑丹, 欧远新, 孟爱云, 苏耀荣. K原子掺杂高度面间结晶的g-C3N4光催化剂及其高效H2O2光合成[J]. 物理化学学报, 2024, 40(11), 2406005. doi: 10.3866/PKU.WHXB202406005
Wei Zhong, Dan Zheng, Yuanxin Ou, Aiyun Meng, Yaorong Su. Simultaneously Improving Inter-Plane Crystallization and Incorporating K Atoms in g-C3N4 Photocatalyst for Highly-Efficient H2O2 Photosynthesis[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2024, 40(11), 2406005. doi: 10.3866/PKU.WHXB202406005
| 1 |
doi: 10.1038/s41467-024-47624-7 |
| 2 |
doi: 10.1007/s12274-021-3882-1 |
| 3 |
doi: 10.3866/PKU.WHXB202212010 |
| 4 |
doi: 10.1021/acs.jpclett.3c00811 |
| 5 |
doi: 10.1007/s40843-023-2717-0 |
| 6 |
doi: 10.1016/j.jmst.2022.09.002 |
| 7 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2023.123340 |
| 8 |
doi: 10.3866/PKU.WHXB202307022 |
| 9 |
doi: 10.1038/s41467-020-20823-8 |
| 10 |
doi: 10.1002/adsu.202200113 |
| 11 |
doi: 10.3866/PKU.WHXB202201008 |
| 12 |
doi: 10.1007/s40843-023-2755-2 |
| 13 |
doi: 10.3866/PKU.WHXB202212026 |
| 14 |
doi: 10.1016/S1872-2067(23)64514-0 |
| 15 |
doi: 10.3866/PKU.WHXB202209016 |
| 16 |
doi: 10.1016/j.jmst.2023.03.045 |
| 17 |
doi: 10.1002/adfm.202205119 |
| 18 |
doi: 10.1002/adfm.202315426 |
| 19 |
doi: 10.1002/adma.202203225 |
| 20 |
doi: 10.1016/j.jmst.2023.03.054 |
| 21 |
doi: 10.1002/adma.202310600 |
| 22 |
doi: 10.3866/PKU.WHXB202301001 |
| 23 |
doi: 10.1002/anie.202310847 |
| 24 |
doi: 10.1016/j.jmst.2023.05.030 |
| 25 |
doi: 10.1016/j.cej.2022.135999 |
| 26 |
doi: 10.1039/D3EE03032F |
| 27 |
doi: 10.1016/j.cej.2022.138489 |
| 28 |
doi: 10.1016/j.jmst.2024.02.048 |
| 29 |
doi: 10.3866/PKU.WHXB202209037 |
| 30 |
doi: 10.1016/j.nanoen.2023.108917 |
| 31 |
doi: 10.1002/adfm.202105731 |
| 32 |
doi: 10.1021/acscatal.3c05360 |
| 33 |
doi: 10.1007/s42765-023-00354-9 |
| 34 |
doi: 10.1016/S1872‐2067(24)60008‐2 |
| 35 |
doi: 10.1016/j.cej.2021.132032 |
| 36 |
doi: 10.1021/acssuschemeng.3c00230 |
| 37 |
doi: 10.1016/S1872-2067(22)64111-1 |
| 38 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2020.118970 |
| 39 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2022.121099 |
| 40 |
doi: 10.1039/d1ee02369a |
| 41 |
doi: 10.1038/s41929-021-00605-1 |
| 42 |
doi: 10.1016/j.efmat.2023.01.001 |
| 43 |
doi: 10.1002/smll.202303813 |
| 44 |
doi: 10.1073/pnas.2215305120 |
| 45 |
doi: 10.1016/j.cej.2023.143379 |
| 46 |
doi: 10.1016/j.jcat.2022.08.030 |
| 47 |
doi: 10.1016/j.jallcom.2023.169663 |
| 48 |
doi: 10.1021/acscatal.0c03359 |
| 49 |
doi: 10.1002/anie.202111769 |
| 50 |
doi: 10.1016/j.jcat.2023.115180 |
| 51 |
doi: 10.3866/PKU.WHXB202110049 |
| 52 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2020.119817 |
| 53 |
doi: 10.3866/PKU.WHXB202108028 |
| 54 |
doi: 10.1002/smll.202303960 |
| 55 |
doi: 10.1002/adfm.202302325 |
| 56 |
doi: 10.1021/acscatal.2c04042 |
| 57 |
doi: 10.1021/acscatal.2c00233 |
| 58 |
doi: 10.1002/adma.202101455 |
| 59 |
doi: 10.1002/anie.202304559 |
| 60 |
doi: 10.1039/D3TA00196B |
| 61 |
doi: 10.1016/s1872-2067(23)64491-2 |
| 62 |
doi: 10.1002/adma.202400288 |
| [1] | 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 - . |
| [2] | 陈芸, 邓代洁, 徐丽, 朱兴旺, 李赫楠, 孙成明. 共价键调控电荷转移以实现自供能电化学传感平台对重金属离子的灵敏分析[J]. 物理化学学报, 2026, 42(1): 100144 - . |
| [3] | 孟凡鹏, 赵飞, 林靖恺, 赵金生, 张华阳, 王少彬. 优化氮化碳纳米片/球形共轭聚合物S型异质结界面电场以促进析氢反应[J]. 物理化学学报, 2025, 41(8): 100095 - . |
| [4] | 罗雅丹, 郑浩, 李鑫, 李锋民, 唐华, 佘希林. 调节O, S共掺杂C3N4中的活性氧生成以促进光催化降解微塑料[J]. 物理化学学报, 2025, 41(6): 100052 - . |
| [5] | 杨祎, 周欣, 谷苗莉, 程蓓, 吴珍, 张建军. S型ZnO/CdIn2S4光催化剂制备H2O2偶联苄胺氧化的超快电子转移飞秒吸收光谱研究[J]. 物理化学学报, 2025, 41(6): 100064 - . |
| [6] | 吴优, 程畅, 戚克振, 程蓓, 张建军, 余家国, 张留洋. ZnO/D-A共轭聚合物S型异质结高效光催化产H2O2及其电荷转移动力学研究[J]. 物理化学学报, 2024, 40(11): 2406027 - . |
| [7] | 陈郭强, 郑子璇, 钟威, 王国宏, 吴新鹤. 熔融中间体运输导向合成富氨基g-C3N4纳米片用于高效光催化产H2O2[J]. 物理化学学报, 2024, 40(11): 2406021 - . |
| [8] | 程敬招, 高诗语, 程蓓, 杨凯, 王往, 曹少文. 4-氨基-1H-咪唑-5-甲腈修饰供体-受体型氮化碳光催化剂的构建及其高效光催化产氢研究[J]. 物理化学学报, 2024, 40(11): 2406026 - . |
| [9] | 罗铖, 龙庆, 程蓓, 朱必成, 王临曦. Pt-C3N4/BiOCl S型异质结应用于光催化CO2还原的理论计算研究[J]. 物理化学学报, 2023, 39(6): 2212026 - . |
| [10] | 黄悦, 梅飞飞, 张金锋, 代凯, Graham Dawson. 一维/二维W18O49/多孔g-C3N4梯形异质结构建及其光催化析氢性能研究[J]. 物理化学学报, 2022, 38(7): 2108028 - . |
| [11] | 沈荣晨, 郝磊, 陈晴, 郑巧清, 张鹏, 李鑫. 高分散Co0.2Ni1.6Fe0.2P助催化剂改性P掺杂g-C3N4纳米片高效光催化析氢的研究[J]. 物理化学学报, 2022, 38(7): 2110014 - . |
| [12] | 韩高伟, 徐飞燕, 程蓓, 李佑稷, 余家国, 张留洋. 反蛋白石结构ZnO@PDA用于增强光催化产H2O2性能[J]. 物理化学学报, 2022, 38(7): 2112037 - . |
| [13] | 周亮, 李云锋, 张永康, 秋列维, 邢艳. 具有高效界面电荷转移的0D/2D Bi4V2O11/g-C3N4梯形异质结的设计合成及抗生素降解性能研究[J]. 物理化学学报, 2022, 38(7): 2112027 - . |
| [14] | 孙志聪, 罗二桂, 孟庆磊, 王显, 葛君杰, 刘长鹏, 邢巍. 采用薄层氮化碳促进的高性能钯基催化剂用于甲酸分解制氢[J]. 物理化学学报, 2022, 38(3): 2003035 - . |
| [15] | 李开宁, 张梦曦, 欧小雨, 李睿娜, 李覃, 范佳杰, 吕康乐. 高活性氮化碳纳米片的制备策略[J]. 物理化学学报, 2021, 37(8): 2008010 - . |
|
||