在氮化碳上引入双功能位点:调控载流子迁移与O2活化以促进光催化合成H2O2
薛媛, 张艳军, 杜军, 徐祖顺, 廖光福, 李庆
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100311
通过在氮化碳结构中实施精确的分子层面调控策略,可有效实现光生电子的定向传输,从而提升光催化转化效率。本文设计了一种以吡啶环作为电子陷阱的氮化碳体系。该体系在氮化碳结构边缘引入特定吸附位点(–C=O、–OH/–NH2),有效促进了O2分子的活化。在可见光照射及牺牲剂存在条件下,最优样品在催化剂用量为1 mg mL-1时实现了2798 μmol g-1 h-1的光催化H2O2产率,表观量子产率在400 nm波长下达到14.5%,优于目前已报道的大多数氮化碳基光催化剂。飞秒瞬态吸收光谱(fs-TA)揭示了电子陷阱诱导的电荷转移现象,该过程加速了电子向表面活性位点的迁移。实验表征与密度泛函理论(DFT)计算表明,氮化碳的边缘功能化改变了其电子结构,引发电荷重新分布,降低了O2吸附与活化的能垒,并证实了依赖于吡啶环的快速电子离域通道。该工作为利用生物相容性共轭氮杂环化合物修饰氮化碳材料开发高效光催化体系提供了新思路。
关键词: 氮化碳, 过氧化氢, 光催化, 电子陷阱, O2活化

出版年份

相关作者

相关热词