克日，化学与情形科学顶刊Applied Catalysis B: Environmental（中科院化学1区，影响因子 ：：：24.319）在线刊登了壹号娱乐APP许成群课题组联合暨南大学刘宏光副研究员和澳门大学潘晖教授课题组在光催化领域的最新研究效果。许成群等人通过双氰胺和邻氨基苯腈（ABN）的共缩合以及NaCl-KCl熔融盐处理后，获得了电子离域性增强和缺陷富厚（-C≡N和N缺陷）的新型聚合氮化碳（PCN）质料，扩展了古板PCN基光催化剂的光学吸收规模和提高了其光生载流子疏散率。该复合质料在λ > 500 nm照射下，对双酚A（BPA）的降解和产氢性能均显著增强，优于之前报道的大都PCN基光催化剂。论文的第一作者和通讯作者为许成群副教授，刘宏光副研究员和潘晖教授为配合通讯作者。
效果简介 ：：：
无金属共轭聚合物石墨氮化碳（g-C3N4）具有合适的带隙、较高的化学和热稳固性以及环保特征，被以为是一种很有应用潜力的光催化剂。然而，光生载流子的高重组率和较低的可见光响应（不凌驾460 nm）限制了其光催化活性和适用规模。为了改善g-C3N4质料的光催化性能，许成群等人通过有机化学途径在CN网络框架中引入芬芳族基序提高了π电子的离域化程度，从而显著地改善了光吸收和光催化析氢性能。研究职员通过NaK熔融盐的进一步煅烧处理获得含大宗缺陷结构（-C≡N和N缺陷）的聚合氮化碳复合质料（DCN-NaK-xABN），并用密度泛函理论（DFT）研究了其可能的电子结构（图1）。DCN-NaK-xABN的优化效果显示C和N原子轨道态密度在各峰位置处高度重合，批注模子结构是稳固保存的。DCN-NaK-xABN的带隙比DCN的窄，也验证了DCN-NaK-xABN增强的离域性。同时，由于NaCl-KCl熔融盐的处理和ABN的嫁接，DCN-NaK-xABN中CN网络在HOMO和LUMO的漫衍爆发了显着的转变，比照批注光生载流子的空间疏散获得改善，有利于电子在平面内的转移和光催化性能的提高。
Figure 1. (a) DFT calculated DOS, HOMO and LUMO distributions of (b) DCN and (c) DCN-NaK-xABN.
研究职员还通过DRS、PL、XPS价带谱、光电流和ESI奈奎斯特图等表征手段剖析了DCN-NaK-xABN的光学性能（图2和3）。通过DRS剖析，可以得知由于氮缺陷和氰基的引入，相比于原始DCN，所有质料均在300-460 nm下体现出更强的光吸收，并且由于接枝ABN导致质料的离域性显着提升,质料在460-700 nm的光吸收增强。价导带位置图也进一步说明晰复合质料DCN-NaK-xABN具有更强的氧化能力，在光照条件下可以爆发涯性自由基，同时具备剖析水产氢的能力。通过PL光谱也可以显着看到在使用NaCl-KCl熔盐或ABN的情形下，相关于DCN，PL强度显着降低，这是由于DCN-NaK中含有缺陷（-C≡N和N缺陷）。DCN-90ABN 中质料的离域性增强。DCN-NaK-xABN的光致发光强度进一步降低，是由于结构中有缺陷的形成和增强的电子离域性。
Figure 3. (a) PL spectra of DCN, DCN-90ABN, DCN-NaK and DCN-NaK-90ABN, inset: time-resolved fluorescence kinetics of DCN and DCN-NaK-90ABN monitored at 460 nm under 340 nm excitation; (b) photocurrent and ESI Nyquist plots in the dark of DCN, DCN-NaK and DCN-NaK-90ABN.
最后，研究职员通过研究质料对BPA的来临解以及产氢性能进一步论证了质料结构的有用性。在可见光照射45分钟后， DCN-NaK-80ABN、DCN-NaK-90ABN和DCN-NaK-100ABN关于BPA的来临解效率划分抵达了88.3%、100%和88.7%，远远高于DCN（仅5.6%）、DCN-NaK（43.8%）和DCN-90ABN （5.1%），批注DCN-NaK-xABN中形成的缺陷和增强的离域性有助于来临解性能的提升。别的，为了探索光催化历程中的机理，接纳了自由基扫除剂、发明差别活性自由基在来临解历程中的作用（h+ >?O2- >?OH）。通过引入ABN，长波长规模内光吸收显著改善，DCN-NaK-xABN的降解速率常数k值在500 nm和550 nm下依然坚持很高。同时，研究职员还举行了光催化产氢测试证实了DCN-NaK-xABN的HER在高于500 nm波长的照射下显著增强。
文献链接 ：：：
Chengqun Xu*, Haiyang Liu, Dongyu Wang, Dezhi Li, Ying Zhang, Xiaolu Liu, Jingyao Huang, Shengquan Wu, Donghua Fan, Hongguang Liu*, Hui Pan* Molten-salt assisted synthesis of polymeric carbon nitride-based photocatalyst for enhanced photocatalytic activity under green light irradiation. Applied Catalysis B: Environmental 334 (2023) 122835.
https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2023.122835.
