双(二氨基三嗪基)取代吡啶对碳氮化物的合理分子掺杂：构建类配体铜配位位点以增强光催化制氢

《ChemSusChem》：Rational Molecular Doping of Carbon Nitride With Bis(diaminotriazinyl)-Substituted Pyridine: Creating Ligand-Like Cu Coordination Sites for Enhanced Photocatalytic H2 Production

　　

摘要

石墨相氮化碳（g-CN）是一种高效的光化学析氢反应（HER）光催化剂，但其纯态形式存在载流子传输效率低、复合速度快以及缺乏明确催化活性位点等问题。本文报道了一种配体启发的分子掺杂方法，将类似三吡啶的配位环境直接嵌入氮化碳骨架中。选用二(二氨基三嗪基)取代吡啶衍生物（Pyridine-2,6-DAT）作为掺杂剂，因其二氨基三嗪单元可聚合且与七元嗪的形成兼容，同时其2,6-取代吡啶核心保留了类似三吡啶的金属配位位点。与其他缺乏几何控制的吡啶掺杂方法不同，Pyridine-2,6-DAT在聚合后仍能保持类似配体的氮原子排布。将Pyridine-2,6-DAT与三聚氰胺共聚得到配体嵌入型氮化碳（g-CN_Py），随后通过与Cu²⁺离子的后金属化得到g-CN_Py_Cu。后金属化方法极大地促进了Cu在嵌入配体环境中的掺入，同时限制了非受控沉积或团聚。所得Cu集成光催化剂与纯态g-CN相比，光催化HER活性显著提高，这得益于电荷分离与利用率的提升以及辐射复合的抑制。此外，本工作表明合理的分子掺杂是构建具有催化活性的配体导向半导体结构以用于可持续光催化制氢的重要途径，它通过桥接均相配体环境的分子精确性与多相氮化碳光催化剂的稳健性和可扩展性来实现这一目标。

图形摘要

一种可聚合的基于吡啶的分子掺杂剂在氮化碳中创建嵌入的类似配体的Cu配位环境，桥接了分子催化剂设计与多相光催化。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

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