Control of Nitrogen Vacancy in g-C3N4 by Heat Treatment in an Ammonia Atmosphere for Enhanced Photocatalytic Hydrogen Generation

Juanjuan Huang Jianmei Du Haiwei Du Gengsheng Xu Yupeng Yuan

Citation:  Huang Juanjuan, Du Jianmei, Du Haiwei, Xu Gengsheng, Yuan Yupeng. Control of Nitrogen Vacancy in g-C3N4 by Heat Treatment in an Ammonia Atmosphere for Enhanced Photocatalytic Hydrogen Generation[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2020, 36(7): 1905056-0. doi: 10.3866/PKU.WHXB201905056 shu

氨氛围热处理g-C3N4控制N空位浓度提高光催化制氢性能

    通讯作者: 杜海威, haiwei.du@ahu.edu.cn
    袁玉鹏, yupengyuan@ahu.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金 551872003

    安徽省自然科学基金 1908085J21

    国家自然科学基金(551872003, 51572003)及安徽省自然科学基金(1908085J21, 1908085QB83)资助项目

    国家自然科学基金 51572003

    安徽省自然科学基金 1908085QB83

摘要: 热处理氧化石墨相氮化碳(g-C3N4)材料产生氮缺陷、提升其光催化制氢性能的研究备受关注,但其N空位浓度高且不可控、一定程度破坏g-C3N4晶体结构,降低g-C3N4的结晶度,导致光生电子-空穴对复合率高,致使其光催化制氢效率较低。基于上述问题,本研究以二氰二胺为前驱体制备了g-C3N4,与不同含量的尿素混合,在空气中加热快速热处理,通过X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段,对其物相组成、微观形貌、光学吸收等进行了表征,在可见光条件下对样品进行了光催化制氢性能测试,研究了尿素的加入对热处理后g-C3N4材料的N空位浓度、结晶度及光催化制氢性能的影响。研究表明,尿素的加入降低了N空位的浓度,且提升了其结晶度。在优化的尿素添加量下,g-C3N4的可见光光催化制氢速率为6.5 μmol·h-1,是没有添加尿素处理的样品的3倍。该研究结果表明,利用尿素原位分解产生的NH3,可以抑制g-C3N4热处理过程中氮原子的氧化程度、实现调控N空位浓度,同时提高了结晶度,最终提升了其光催化制氢性能。

English

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  • 发布日期:  2020-07-15
  • 收稿日期:  2019-05-15
  • 接受日期:  2019-06-28
  • 修回日期:  2019-06-28
  • 网络出版日期:  2019-07-05
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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