在钾聚(庚嗪亚胺)中,由于铟位点和氮缺陷的作用,电子的局域化程度得到增强,从而促进了高效的光催化H2O2分解过程

【字体: 时间:2025年10月20日 来源:Science China-Materials 7.4

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  碳氮化物改性研究:通过LiCl/KCl熔盐离子热法合成具有高分散In位点和N缺陷的晶体PHI基碳氮化物,其大π共轭体系及N缺陷增强可见光吸收,熔盐残留K+离子作为层间电子传输通道,N缺陷引发苯并咪唑网状结构电荷不对称分布,促进层内及平面电荷分离转移,In位点加速电荷转移动力学并作为ORR活性位点,金属改性与缺陷工程协同提升电子离域性,使10InPHI的H2O2产率达15.3 mmol·g?1·h?1,验证了改性碳氮化物高效制H2O2的潜力。

  

摘要

聚合物碳氮化物(PCN)因其对可见光的响应性、低成本以及高选择性的2e?氧还原反应(ORR)而被认为是一种有前景的光催化剂。然而,PCN产生的H2O2产量仍受到其狭窄的光吸收范围、低电荷分离效率以及活性位点不足的限制。本文采用离子热法,以LiCl/KCl作为熔盐,制备了含有高度分散的In位点和N缺陷的结晶聚(庚嗪酰亚胺)(PHI)基碳氮化物。庞大的π共轭体系和N缺陷的存在显著增强了其对可见光的吸收能力。PHI中氮空腔内剩余的K+离子充当了层间电子通道,而N缺陷的引入则促进了庚嗪网络上的电荷不对称分布,从而分别增强了层间和平面内的电荷分离与转移。In位点加速了电荷转移过程,并作为ORR的活性位点。金属修饰与缺陷工程的协同效应提升了光催化剂内部的电子离域性,显著提高了其光催化活性。通过两步单电子ORR途径,10InPHI的H2O2生成速率达到了15.3 mmol g?1 h?1,这凸显了改性碳氮化物材料在高效H2O2光合成中的巨大潜力。

聚合物碳氮化物(PCN)因其对可见光的响应性、低成本以及高选择性的2e?氧还原反应(ORR)而被认为是一种有前景的光催化剂。然而,PCN产生的H2O2产量仍受到其狭窄的光吸收范围、低电荷分离效率以及活性位点不足的限制。本文采用离子热法,以LiCl/KCl作为熔盐,制备了含有高度分散的In位点和N缺陷的结晶聚(庚嗪酰亚胺)(PHI)基碳氮化物。庞大的π共轭体系和N缺陷的存在显著增强了其对可见光的吸收能力。PHI中氮空腔内剩余的K+离子充当了层间电子通道,而N缺陷的引入则促进了庚嗪网络上的电荷不对称分布,从而分别增强了层间和平面内的电荷分离与转移。In位点加速了电荷转移过程,并作为ORR的活性位点。金属修饰与缺陷工程的协同效应提升了光催化剂内部的电子离域性,显著提高了其光催化活性。通过两步单电子ORR途径,10InPHI的H2O2生成速率达到了15.3 mmol g?1 h?1,这凸显了改性碳氮化物材料在高效H2O2光合成中的巨大潜力。

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