文獻獎勵丨西安工程大學(xué) 環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院：劉甜、朱煒等人憑借使用我們MC鎂瑞臣的產(chǎn)品，發(fā)表了最新光催化研究成果！

發(fā)表期刊：Advanced Science

文章題目：Preparation of Structure Vacancy Defect Modified Diatomic-Layered g-C3N4 Nanosheet with Enhanced Photocatalytic Performance

第一作者：劉甜、朱煒

通訊作者：李云鋒

發(fā)表單位：西安工程大學(xué) 環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院

實驗方向：光催化

影響因子：17.521

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本文要點

無需其他物種輔助的石墨相氮化碳（g-C3N4）結(jié)構(gòu)自修飾引起了廣泛關(guān)注。本研究通過在真空石英管中對塊體g-C3N4進行熱處理，合成了結(jié)構(gòu)空位缺陷修飾的雙原子層g-C3N4納米片（VCN）。這種真空-熱雙重驅(qū)動力的條件促進了g-C3N4的剝離和結(jié)構(gòu)空位的形成。所制備的VCN具有較大的比表面積和豐富的孔結(jié)構(gòu)，為催化反應(yīng)提供了更多的活性中心。此外，VCN樣品中形成的特殊缺陷能級在光激發(fā)階段能產(chǎn)生更高的激子密度。同時，由于超薄結(jié)構(gòu)（≈1.5nm，對應(yīng)兩個石墨相氮化碳原子層）大大縮短了電荷轉(zhuǎn)移路徑，光生電荷能迅速轉(zhuǎn)移到VCN表面。此外，缺陷能級緩解了納米級g-C3N4量子尺寸效應(yīng)導(dǎo)致的帶隙增大問題，實現(xiàn)了良好的可見光利用。因此，VCN樣品在制氫和典型抗生素（如環(huán)丙沙星和鹽酸四環(huán)素）的光降解方面表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化性能。

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前言

光催化技術(shù)因其在解決環(huán)境和能源問題方面的潛力而備受關(guān)注。光催化劑能將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，應(yīng)用于污染物降解、制氫、二氧化碳還原和氮固定等領(lǐng)域。然而，設(shè)計可持續(xù)且高效的可見光光催化劑仍然是最具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。石墨相氮化碳（g-C3N4）因其合適的帶結(jié)構(gòu)、簡單的制備方法和優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性而受到廣泛關(guān)注。然而，g-C3N4的固有缺陷，如比表面積小、可見光吸收效率低和電荷復(fù)合快，極大地限制了其光催化性能。

論文第一作者為：劉甜、朱煒

論文通訊作者為：李云鋒

03

本文使用設(shè)備

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結(jié)果與討論

結(jié)構(gòu)與性質(zhì)分析：通過XRD、FT-IR、固態(tài)13C NMR和1H NMR光譜、XPS和EPR光譜等手段表征了所制備的VCN樣品，證明了其分子結(jié)構(gòu)中存在空位缺陷。N2吸附-脫附測試表明，VCN具有較大的比表面積（59.8 m²/g）和豐富的孔結(jié)構(gòu)。SEM和TEM圖像顯示，VCN呈現(xiàn)出超薄的納米片結(jié)構(gòu)，厚度約為1.5nm。

光催化活性：在制氫實驗中，VCN表現(xiàn)出最高的H2析出速率（5.12 mmol h?¹ g?¹），分別是GCN和NCN的7.64倍和2.64倍。

在抗生素降解實驗中，VCN在30分鐘內(nèi)對環(huán)丙沙星的降解率達到85%，降解速率常數(shù)是GCN的13.6倍。

光催化機制：通過穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)光致發(fā)光光譜、光電流響應(yīng)、線性掃描伏安法、電化學(xué)阻抗譜等手段研究了VCN的光生電荷傳輸行為。

計算表明，VCN的缺陷能級和超薄結(jié)構(gòu)有利于光生激子的形成和電荷分離，從而提高了光催化性能。

05

全文小結(jié)

本研究成功制備了具有高效光催化性能的結(jié)構(gòu)空位缺陷修飾的超薄g-C3N4納米片（VCN）。VCN的空位缺陷和超薄結(jié)構(gòu)在光激發(fā)階段能產(chǎn)生更高的激子密度，并且光生電荷能迅速轉(zhuǎn)移到VCN表面。此外，缺陷能級還緩解了納米級g-C3N4量子尺寸效應(yīng)導(dǎo)致的帶隙增大問題。因此，VCN在制氫和抗生素光降解方面表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化性能。

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