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东南大学科研团队在非晶氮化碳半导体光催化剂领域取得重要进展

2022-04-1110

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【东大新闻网4月11日电】(通讯员 郑燕梅)近日,东南大学材料科学与工程学院研究团队在非晶氮化碳(ACN)半导体光催化剂领域取得重要进展,相关成果于4月8日以“Plasma-Induced Hierarchical Amorphous Carbon Nitride Nanostructure with Two N2C-Site Vacancies for Photocatalytic H2O2 Production(等离子体诱导用于光催化产H2O2的双N2C空位分级ACN纳米结构)”为题发表在国际催化权威期刊Applied Catalysis B: Environmental (影响因子:19.503) (doi:10.1016/j.apcatb.2022.121372)。

论文采用等离子体技术合成了具有双N2C空位的分级ACN纳米结构,并将其用于光催化产H2O2,独特的分级纳米片网络结构可以有效抑制ACN中纳米片的团聚, 而ACN可以有效抑制纳米片强量子限域效应引起的带隙变宽。通过实验和理论计算相结合,确定了等离子诱导分级ACN纳米结构中N空位的含量和位置,同时,系统研究了其在光催化产H2O2的应用及其光催化性能增强机制,证明ACN中一个单元环含双N2C位空位,非晶转变产生新的强带尾,显著增强ACN的吸收边至~593 nm。此外,电子会在N空位处聚集,一方面,ACN中原始结构和非晶结构之间的界面会引起电位降,从而形成内建电场,促进载流子迁移,另一方面,N空位产生丰富的不饱和位点,产生一定的富电子区域,有利于O2的吸附。研究结果对光催化H2O2的生产具有重要的指导意义,也为实现氮化碳在光催化领域的广泛应用提供了新的途径。

该论文第一作者是材料科学与工程学院博士生郑燕梅,郭新立教授为通讯作者,东南大学为唯一单位。

                             

供稿:材料科学与工程学院


(责任编辑:杨万里 审核:李小男)