富勒烯碳氮化物中的构象多形性决定光催化二氧化碳还原活性可供购买

《Catalysis Science and Technology》：Conformational polymorphism in melonic carbon nitride governs photocatalytic CO2 reduction activityAvailable to Purchase

　　

太阳能驱动的CO₂还原为可持续碳回收提供了一条途径，而聚合物碳氮化物（CN）因其无金属成分以及可由廉价且丰富的前驱体合成，已成为该反应的首选光催化剂。尽管CN通常被认为是一种单一的石墨型C₃N₄相，但热缩合CN更准确地描述为由连接的七氮杂单元构成的含氢瓜胺酸骨架，其氢键网络可重排为几种紧密相关的结构形式。这些结构形式在合成过程中如何产生以及它们如何调控光催化CO₂还原一直未得到解决。通过将计算结构搜索与温控合成相结合，我们表明缩合CN最好被描述为低能多晶体的集合——包括平面型、褶皱型和剪切型——它们能量相近且易于相互转化。合成温度作为广泛用于调控CN性质的手段，会改变这些多晶形式之间的平衡。将温度从500提高到650°C会压缩层间堆积，并使比表面积增加10倍以上（从4.8增至68 m² g^?1）。尽管具有明显更低的表面积，但更无序、更低温合成的CN-500产生了最高的CO和CH₄产率。通过与时间分辨产物数据拟合的显式电荷载流子动力学模型，揭示了空穴介导的水氧化是速率限制步骤。综合以上结果，将CN重新定义为一系列可相互转化的结构形式家族，并确定结构态的控制是太阳能CO₂转化的设计策略。

可视化摘要

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瓜胺酸型碳氮化物是一组多晶体集合体。合成温度决定了主要的结构态。

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瓜胺酸型碳氮化物是一组多晶体集合体。合成温度决定了主要的结构态。

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? 2026 作者。由英国皇家化学学会出版

2026

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