Angew. Chem.：缺电子单体优化氮化碳结晶过程，提高光催化性能

氮化碳是一种新型的聚合物半导体光催化剂，近年来，在能源和环境领域迅速发展并得到广泛关注。然而，传统热聚合方法合成的氮化碳存在聚合不充分、结晶性较差、缺陷态密度较高等问题，导致体相载流子复合严重、可见光吸收不足、光催化性能较低等，严重制约其在能源光催化领域的应用研究。

无机熔盐（如氯化锂/氯化钾）由于具有较低的熔点（约为350 ℃），在氮化碳聚合反应温度条件下（500-600 ℃），部分固相反应介质可以转化为液相，从而有效加快聚合反应过程中传质及脱氨反应动力学速率，提高氮化碳聚合度。前期研究结果表明，以氰胺类化合物为单体预聚合得到的氮化碳（melon），在无机熔盐条件下经过二次热聚合后处理后，其聚合度明显提高。然而，此类方法合成的氮化碳虽然光解水产氢性能优异，但是其价带电子氧化能力仍需进一步提高。此外，在氯化锂/氯化钾熔盐存在条件下，以缺电子的单体（如氨基三唑、氨基四唑等）聚合得到的氮化碳（PHI）其价带位置明显正移（VB=2.5 V, vs. RHE），光催化氧化能力明显提高。然而，其导带位置同时正移（CB=-0.1 V, vs. RHE），导致光催化还原能力降低。

为实现氮化碳高效光催化全水分解反应，最近，德国马普胶体与界面研究所张贵刚博士与福州大学王心晨教授团队合作，采用缺电子的单体（如氨基四唑）与核酸碱基缺电子小分子在氯化钠/氯化钾熔盐条件下共聚合，制备得到了结晶度好、可见光吸收增加、并同时具有优异光催化氧化和还原能力的新型氮化碳光催化剂。该工作的主要亮点在于：1）氨基四唑分子与缺电子的核酸碱基小分子共聚合能够促进制备得到更为稳定的氮化碳（HOMO、LUMO同时正移），提高价带电子氧化能力；2）氯化钠/氯化钾熔盐组分具有比氯化锂/氯化钾相对较高的熔点，共聚合反应相对温和，因此其导带电子仍然具有相对较强的还原能力。

相关工作发表在Angew. Chem. Int. Ed.上。

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Electron Deficient Monomers Optimizes Nucleation and Enhances Photocatalytic Redox Activity of Carbon Nitrides

Guigang Zhang*, Minghui Liu, Tobias Heil, Spiros Zafeiratos, Aleksandr Savateev, Markus Antonietti, Xinchen Wang*

Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201908322

导师介绍

王心晨

https://www.x-mol.com/university/faculty/9506

（本稿件来自Wiley）