南京林業(yè)大學姚建峰教授團隊在ChemSusChem期刊發(fā)文，提出了一種光化學合成法制備多孔三嗪/七嗪氮化碳（THCN）異相同質(zhì)結(jié)并應用于光催化全分解水。文章重點研究了紫外光照射時間和洗滌溶劑對THCN中三嗪和七嗪相比例、形貌結(jié)構(gòu)以及光催化活性的影響。
石墨相氮化碳作為一種無金屬半導體光催化劑，因為具有無毒、熱穩(wěn)定性高和能帶適宜等優(yōu)點而引起了研究者的廣泛研究。目前，氮化碳的合成方法有熱聚合法、模板法、微波輻射法等，但這些方法存在制備步驟復雜、能耗高和殘留模板雜質(zhì)等缺點。另外，氮化碳較少的活性位點、易復合的光生載流子和有限的太陽光響應限制了其工業(yè)化應用。構(gòu)建異質(zhì)結(jié)是一種解決氮化碳固有缺點的有效策略。然而，兩種不同半導體構(gòu)建的異質(zhì)結(jié)會受到每個半導體能帶結(jié)構(gòu)的限制，以及晶體結(jié)構(gòu)、原子熱膨脹率和表面/界面性質(zhì)的影響，很大程度上阻礙了協(xié)同效應與載流子的高效利用。 基于上述問題，南京林業(yè)大學姚建峰教授團隊提出了一種光化學合成法制備多孔三嗪/七嗪氮化碳異相同質(zhì)結(jié)。光化學合成法的反應條件溫和且無需復雜的條件控制。研究發(fā)現(xiàn)，將紫外光照射時間從24 h延長到48 h，材料的形貌從尺寸不均勻的針狀納米棒轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米片，并且七嗪與三嗪相的比例從0增加到3.8。光照48 h后乙腈洗滌可獲得多孔THCN納米片，乙醇洗滌后材料為表面粗糙無孔的納米片。多孔THCN納米片表現(xiàn)出最好的光催化全分解水活性，H2和O2的生產(chǎn)速率分別為7.9和4.2 μmol h?1。通過測試分析表明，兩種晶相之間的相互作用、多孔層狀結(jié)構(gòu)和氯摻雜的協(xié)同效應導致活性位點的增加、光吸收范圍的擴大、光生載流子的快速轉(zhuǎn)移和光還原能力的改善，從而提高了光催化全分解水性能。該工作首次通過光化學法制備三嗪/七嗪氮化碳異相同質(zhì)結(jié)光催化劑，為高效全分解水的光催化劑設(shè)計和開發(fā)提供了借鑒。 論文信息 Photochemical synthesis of porous triazine-/heptazine-based carbon nitride homojunction for efficient overall water splitting Xiang Zhong#, Dr. Yuxiang Zhu#, Meng Jiang, Qiufan Sun, Prof. Dr. Jianfeng Yao* ChemSusChem DOI: 10.1002/cssc.202202059
