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:
●  新涂料技术可以使得纸杯完全降解回收
最近一段时间全新的开创性涂料技术被阿克苏诺贝尔公司开发出来,冷饮纸杯可以凭借这个高新技术进行完全的降解和绿色回收利用。 纸杯使用新涂料技术更易降解! 目前每年全球约消耗2000亿个纸杯,但对纸杯的回收会产生高额成本,或极大降低纸纤维质量。使用了EvCote涂料的纸杯在进行回收利用时,纸纤维的质量则完好无损,这意味着这些纸杯可以被用来生产其他的纸制品。甚至在某些情况下,EvCote涂料会......
●  全球涂料市场全景纵览 亚洲风景更好
元素百科为您介绍全球涂料市场全景纵览,亚洲风景更好。据最新一项研究报告显示,2017年全球涂料行业发展良好,其中装饰涂料市场发展速度高于车用涂料及其他工业涂料市场。总体而言,2018年仍将持续这一发展势头,但增速要稍慢一些。 研究指出,2018年全球涂料产量增幅预计约3%,市值增幅预计约4.4%,增幅要稍低于2017年。在全球许多国家和地区,略高于GDP增速的行业是建筑业。数据显示,亚洲......
●  我国材料化工行业发展目前存在的问题
元素百科资讯频道:本文主要探讨我国材料化工行业发展目前存在的问题。目前,我国已初步形成了一个门类比较齐全,基本满足国民经济发展要求的化工材料体系。 但是我们必须看到,我国化工材料工业还存在很多问题,面临着严峻的挑战。与国外发达国家相比,还有很大差距。主要表现在: (1) 化工材料产量、品种还不能完全满足国民经济发展的需要。许多工程塑料品种,特别是一些高性能、专用材料国内根本无法供应,主......

您确定要从购物车中移除吗???