化工资讯
当前位置:元素商城  >  化工资讯网  >   化工热点资讯   >  《先进材料》可控合成氮缺陷石墨相氮化碳光催化材料
《先进材料》可控合成氮缺陷石墨相氮化碳光催化材料
2017-03-27 09:32:09来源:元素商城

元素百科为您介绍可控合成氮缺陷石墨相氮化碳光催化材料。石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种新型的非金属光催化材料,在可见光范围内具有一定的光吸收,同时还具有很好的热稳定性、化学稳定性和光稳定性,被广泛应用于光催化产氢、水氧化、有机物降解、光合成以及二氧化碳还原等。

 《先进材料》可控合成氮缺陷石墨相氮化碳光催化材料.jpeg

解决石墨相氮化碳引入氮缺陷

中国科学院理化技术研究所研究员张铁锐团队多年来集中纳米材料的可控设计以及光电催化性能的研究,前期通过gg-C3N4作为模板剂成功设计制备了氮掺杂多孔碳纳米片,在电催化氧还原方面展现了优异的性能(Adv.Mater.2016, 28, 5080)。然而在光催化过程中,g-C3N4仍存在禁带宽度较宽难以充分利用可见光、光生电子-空穴复合严重等问题。近期研究表明,在g-C3N4的框架中直接引入氮缺陷是解决上述问题的有效途径之一。但已报道的引入氮缺陷的方法通常需要苛刻的反应条件并涉及多步操作过程,缺陷程度难以调控而且多为不均匀的表面缺陷,使光催化活性的提升大打折扣。因此,如何通过更简便的途径制备氮缺陷程度可控的g-C3N4,从而进一步提高其光催化活性具有重大研究意义。

石墨相氮化碳纳米片的合成

近日,该课题组在前期关于g-C3N4工作的基础上,开发了一种新型的碱辅助合成方法成功制备了富含氮缺陷的石墨相氮化碳纳米片,其良好的可见光吸收特性以及光生电子-空穴分离能力使得其光催化产氢速率得到大幅提升。通过控制合成中碱的加入量,得到了一系列不同氮缺陷浓度的g-C3Nx,其禁带宽度可随缺陷浓度升高逐渐变窄,并可以通过原料比的变化而实现精确调控。与不含氮缺陷的样品相比,g-C3Nx的禁带宽度可减小约0.3 eV,因而具有更好的可见光吸收能力。其吸收光谱表现出整体红移的趋势,证明这种一步碱辅助合成方法可以形成均匀的体相氮缺陷,与其他多步处理方法形成的表面缺陷相比具有更突出的吸光性能。此外,引入的氮缺陷有助于光生电子-空穴对的分离,表面氮空位还可以捕获光生电子并作为光催化反应的活性位点,最终使得可见光催化产氢速率大幅提升。

相关研究结果发表在国际期刊《先进材料》(Adv. Mater. 2017, DOI: 10.1002/adma.201605148),并被选为期刊封面向读者重点介绍。随后国际科学媒体Advanced Science News 以Nitrogen Defects in 2D Graphitic Carbon Nitride for Water Splitting 为题对该研究进行了亮点点评(highlight)。报道认为,这种在合成时原位引入氮缺陷的方法具有良好普适性,不仅为g-C3N4的可控合成提供了新的思路,还为深入研究缺陷位在2D半导体催化材料中扮演的角色创造了更好的条件。

相关研究工作得到科技部国家重点基础研究计划、国家自然科学基金委优秀青年科学基金项目、国家自然科学基金委青年基金项目、国家万人计划-青年拔尖人才支持计划、中科院战略性先导科技专项(B类)的大力支持。

您可能感兴趣的中国化工网栏目: 化学试剂化学元素化学元素周期表CAS查询
元素商城微信公众号
「一个有逼格的公众号」
相关标签: 材料及新材料材料化工  
相关专题: 材料
相关阅读:
●  材料化学专业就业方向及前景分析
化学词典告诉你材料化学专业就业方向及前景,材料化学专业所研究的大多跟传统产业有关,属于解决实际问题的理论学科,因此材料化学专业研究的课题没有那么新潮和热门,但是在现实生产中,对优秀的材料化学方面人才的需求是巨大的。 材料化学专业就业方向毕业生适宜到材料相关的企业、事业、技术和行政管理部门从事应用研究、科技开发、生产技术和管理工作,适宜到科研机构、高等学校从事科学研究和教学工作。毕业生主要......
●  材料与新材料:最符合空气动力学的材料
据悉,一种高科技的可变形材质已经被科研人员研发出来,可用于制作一些符合空气动力理论的汽车、火车和飞机,而且如果高尔夫球用这种材料制作,那球会飞得更快更直。 在低速状态下,高尔夫球不规则的带窝球面可以将空气动力阻力减至一半。但是在高速状态下这种小窝就会造成相反的效果。也就是说,迄今为止这种利用小窝减小空气阻力的空气动力学技巧,一直无法运用在高速行驶的交通工具上。但是一队来自麻省理工学院的研究......
●  科学家模拟合成新型石墨烯 可望应用于纳米尺度电子器件
元素百科资讯频道:本文主要讲的是关于科学家模拟了一种称为五边形石墨烯的新型碳材料的合成,,可望在纳米尺度的电子和机械器件中找到广泛的用途。一般来说,石墨烯是一种六边形结构的碳材料。日前,北京大学应用物理与技术研究中心王前教授课题组与其他国际合作者模拟了一种称为五边形石墨烯的新型碳材料的合成。与由碳六元环所构成的石墨烯不同,这种碳的新同素异形体是以纯碳五元环为结构基元构成的二维结构,并具有可与石......

您确定要从购物车中移除吗???