物理化学学报 >> 2024, Vol. 40 >> Issue (10): 2311016.doi: 10.3866/PKU.WHXB202311016
所属专题: 太阳燃料光催化剂
刘倩倩1,†,*(
), 杜兴1,†, 李宛飞1,2, 戴维林3,*(
), 刘波1,*(
)
收稿日期:2023-11-10
修回日期:2023-12-15
录用日期:2023-12-18
发布日期:2024-03-13
通讯作者:
Email: liuqianqian@usts.edu.cn. Tel.: +86-15995837516 (刘倩倩)wldai@fudan.edu.cn. Tel.: +86-512-68097107 (戴维林)liubo@mail.usts.edu.cn (戴维林)
作者简介:†These authors contributed equally to this paper.
基金资助:
Qianqian Liu1,*(
), Xing Du1, Wanfei Li1,2, Wei-Lin Dai3,*(
), Bo Liu1,*(
)
Received:2023-11-10
Revised:2023-12-15
Accepted:2023-12-18
Published:2024-03-13
Contact:
Email: liuqianqian@usts.edu.cn. Tel.: +86-15995837516 (Qianqian Liu)wldai@fudan.edu.cn. Tel.: +86-512-68097107 (Wei-Lin Dai)liubo@mail.usts.edu.cn (Bo Liu)
Supported by:摘要:
定向电荷转移是调控光生载流子分离动力学的一种极具吸引力的策略。本文通过在SnNb2O6纳米片上原位生长C3N5纳米棒,设计一种具有强内建电场(IEF)和偶极场(DF)的新型2D/1D SnNb2O6/富氮C3N5 S型异质结。通过构筑S型异质结,在界面处产生IEF,促进电荷从SnNb2O6向C3N5的定向迁移。与此同时,C3N5中的DF提供一种驱动力,将光生电子定向转移至活性位点。通过IEF和DF的协同效应,SnNb2O6/C3N5异质结实现了快速的定向电子转移,从而显著提高了电荷分离效率。研究结果表明,SnNb2O6/C3N5异质结的最佳产氢速率高达1090.0 μmol∙g−1·h−1 (反应过程中持续释放H2气泡),分别是SnNb2O6和C3N5的38.8和10.7倍。此外,SnNb2O6/C3N5异质结在去除罗丹明B、四环素和Cr(Ⅵ)方面也表现出优异的光催化性能。通过电子顺磁共振(EPR)、时间分辨光致发光光谱(TPRL)和密度泛函理论(DFT)计算,本文系统探讨了SnNb2O6/C3N5异质结的定向电荷转移机制。这项研究为开发高效异质结光催化剂提供了一种可行的方法。
刘倩倩, 杜兴, 李宛飞, 戴维林, 刘波. 内建电场与偶极场协同增强SnNb2O6/富氮C3N5 S型异质结光催化性能[J]. 物理化学学报, 2024, 40(10), 2311016. doi: 10.3866/PKU.WHXB202311016
Qianqian Liu, Xing Du, Wanfei Li, Wei-Lin Dai, Bo Liu. Synergistic Effects of Internal Electric and Dipole Fields in SnNb2O6/Nitrogen-Enriched C3N5 S-Scheme Heterojunction for Boosting Photocatalytic Performance[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2024, 40(10), 2311016. doi: 10.3866/PKU.WHXB202311016
| 1 |
doi: 10.1088/1361-6463/ac962e |
| 2 |
doi: 10.1016/S1872-2067(23)64444-4 |
| 3 |
doi: 10.1002/adfm.202214470 |
| 4 |
doi: 10.1002/adma.202300643 |
| 5 |
doi: 10.1007/s12598-023-02403-z |
| 6 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2020.119290 |
| 7 |
doi: 10.1016/j.esci.2023.100208 |
| 8 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2023.122537 |
| 9 |
|
|
雷卓楠; 马心怡; 胡晓云; 樊君; 刘恩周. 物理化学学报, 2022, 38, 2110049.
doi: 10.3866/PKU.WHXB202110049 |
|
| 10 |
|
|
罗铖; 龙庆; 程蓓; 朱必成; 王临曦. 物理化学学报, 2023, 39, 2212026.
doi: 10.3866/PKU.WHXB202212026 |
|
| 11 |
doi: 10.1021/acs.jpcc.1c02269 |
| 12 |
|
|
殷方鑫; 秦品权; 许景三; 曹少文. 物理化学学报, 2023, 39, 2212062.
doi: 10.3866/PKU.WHXB202212062 |
|
| 13 |
doi: 10.1016/j.seppur.2022.122865 |
| 14 |
doi: 10.1016/j.seppur.2022.122522 |
| 15 |
doi: 10.1038/s41467-023-41522-0 |
| 16 |
doi: 10.1002/adma.202104099 |
| 17 |
doi: 10.1016/j.jcis.2022.06.074 |
| 18 |
doi: 10.1016/j.jmst.2023.03.054 |
| 19 |
doi: 10.1016/j.chempr.2020.06.010 |
| 20 |
|
|
王中辽; 汪静; 张金锋; 代凯. 物理化学学报, 2023, 39, 2209037.
doi: 10.3866/PKU.WHXB202209037 |
|
| 21 |
doi: 10.1016/j.cej.2019.122264 |
| 22 |
doi: 10.1016/j.jmst.2023.05.009 |
| 23 |
doi: 10.1002/anie.202313172 |
| 24 |
|
|
孙涛; 李晨曦; 鲍钰鹏; 樊君; 刘恩周. 物理化学学报, 2023, 39, 2212009.
doi: 10.3866/PKU.WHXB202212009 |
|
| 25 |
doi: 10.1002/adma.202100317 |
| 26 |
doi: 10.1088/1361-6528/abc3e3 |
| 27 |
doi: 10.1016/j.cej.2021.132018 |
| 28 |
doi: 10.1039/C9CC09102E |
| 29 |
doi: 10.1021/acssuschemeng.8b04182 |
| 30 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2012.05.017 |
| 31 |
doi: 10.1039/C4NR00116H |
| 32 |
doi: 10.1016/j.cplett.2019.136862 |
| 33 |
doi: 10.1016/j.cplett.2009.03.079 |
| 34 |
doi: 10.1002/solr.201800006 |
| 35 |
doi: 10.1007/BF00476314 |
| 36 |
doi: 10.1002/adma.201605148 |
| 37 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2020.118844 |
| 38 |
doi: 10.14102/j.cnki.0254-5861.2022-0108 |
| 39 |
doi: 10.1016/j.jece.2023.109345 |
| 40 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2015.08.018 |
| 41 |
doi: 10.1016/S1872-2067(23)64496-1 |
| 42 |
doi: 10.1016/j.ijhydene.2011.01.082 |
| 43 |
doi: 10.1016/j.elspec.2004.10.003 |
| 44 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2015.03.028 |
| 45 |
doi: 10.1016/j.apsusc.2020.146938 |
| 46 |
|
|
李瀚; 李芳; 余家国; 曹少文. 物理化学学报, 2021, 37, 2010073.
doi: 10.3866/PKU.WHXB202010073 |
|
| 47 |
doi: 10.1016/j.jcis.2018.10.027 |
| 48 |
doi: 10.1021/acssuschemeng.8b03006 |
| 49 |
doi: 10.1021/acssuschemeng.7b01548 |
| 50 |
doi: 10.1016/j.seppur.2021.118516 |
| 51 |
doi: 10.1063/1.323948 |
| 52 |
doi: 10.1016/j.cej.2021.131773 |
| 53 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2015.10.022 |
| 54 |
doi: 10.1016/j.apcata.2023.119032 |
| 55 |
doi: 10.1016/j.cej.2020.125229 |
| 56 |
doi: 10.1016/j.carbon.2017.03.052 |
| 57 |
doi: 10.1039/C8TA02922A |
| 58 |
|
|
王春春; 游常俊; 戎珂; 申楚琦; 杨方; 李世杰. 物理化学学报, 2024, 40, 2307045.
doi: 10.3866/PKU.WHXB202307045 |
|
| 59 |
|
|
李世杰; 陈晓波; 袁玉鹏. 物理化学学报, 2023, 39, 2303032.
doi: 10.3866/PKU.WHXB202303032 |
|
| 60 |
doi: 10.1016/j.cej.2020.126776 |
| 61 |
doi: 10.1002/adma.201706108 |
| 62 |
doi: 10.1002/anie.201601935 |
| 63 |
doi: 10.1016/j.nanoen.2019.104409 |
| 64 |
doi: 10.1016/j.jmst.2023.03.003 |
| 65 |
doi: 10.1016/S1872-2067(22)64106-8 |
| 66 |
doi: 10.1016/S1872-2067(23)64479-1 |
| 67 |
doi: 10.1016/S1872-2067(23)64420-1 |
| [1] | 马德运, 梁凤兰, 薛清泉, 刘艳萍, 庄春强, 李世杰. 界面工程与氧空位协同策略促进Cd0.5Zn0.5S/BiOBr S型异质结高效光催化去除抗生素[J]. 物理化学学报, 2025, 41(12): 100190 - . |
| [2] | 龙子洋, 李全政, 张成亮, 史海峰. BiVO4/WO3-x S型异质结通过增强内建电场提升光热催化活性[J]. 物理化学学报, 2025, 41(10): 100122 - . |
| [3] | 杨佳琦, 郝旭强, 景杰杰, 郝宇强, 靳治良. 3D/2D ReSe2/ZnCdS S型光催化剂高效界面电荷分离增强光催化析氢[J]. 物理化学学报, 2025, 41(10): 100131 - . |
| [4] | 孙培培, 张锦源, 宋艳华, 莫曌, 陈志刚, 许晖. 引入内建电场增强光载流子分离以促进H2的生产[J]. 物理化学学报, 2024, 40(11): 2311001 - . |
| [5] | 游常俊, 王春春, 蔡铭洁, 刘艳萍, 竺柏康, 李世杰. 引入内建电场强化BIOBR/C3N5 S型异质结中光载流子分离以实现高效催化降解微污染物[J]. 物理化学学报, 2024, 40(11): 2407014 - . |
| [6] | 董珂欣, 申楚琦, 阎如玉, 刘艳萍, 庄春强, 李世杰. 一种新型等离子体共振效应调控的Ag/Ag3PO4/C3N5 S型异质结光催化材料高效降解左氧氟沙星抗生素[J]. 物理化学学报, 2024, 40(10): 2310013 - . |
| [7] | 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 - . |
| [8] | 蔡晓燕, 杜家豪, 钟光明, 张一鸣, 毛梁, 娄在祝. S-型异质结CeO2/ZnxCd1−xIn2S4空心结构的构建及其可见光分解水制氢性能[J]. 物理化学学报, 2023, 39(11): 2302017 - . |
| [9] | 阮毛毛,宋乐新,王青山,夏娟,杨尊,滕越,许哲远. 纳米片自组装的(BiO)2CO3单分散微米绒球的绿色可控合成及其光催化性能[J]. 物理化学学报, 2017, 33(5): 1033 -1042 . |
| [10] | 姬平利, 王金刚, 朱晓丽, 孔祥正. Ag掺杂型空心TiO2纳米微球的制备与表征及其光催化性能[J]. 物理化学学报, 2012, 28(09): 2155 -2161 . |
| [11] | 张琼, 贺蕴秋, 陈小刚, 胡栋虎, 李林江, 尹婷, 季伶俐. 氧化钛-氧化石墨插层结构及其光催化性能[J]. 物理化学学报, 2010, 26(03): 654 -662 . |
|
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