Abstract Exploiting metal-free cocatalysts is of huge interest for photocatalytic technology in environmental wastewater remediation and water splitting fields. The N doped carbon quantum dots (NCDs) modified defect-rich g-C3N4 (DCN) was prepared through impregnation method. The structural, optical and electronic properties of NCDs/DCN were systematically investigated. The NCDs/DCN with outstanding visible light absorption, narrowed gap and electron transfer ability were conducive to combined pollutions photocatalytic removal and simultaneous H2 production and rhodamine B (RhB) degradation. The resulting NCDs/DCN performed much higher removal efficiency in different combined pollutions systems containing OFL/Cr (VI), BPA/Cr (VI) and CIP/Cr (VI) than in single system owing to the synergistic effect between organic pollution oxidation and Cr (VI) reduction. The free-radical quenching experiments, spectral technology and electron spin resonance (ESR) confirmed that Cr(VI) can be reduced by the conduction band (CB) electrons, and the h+ and O2 − radicals dominated OFL degradation. The optimized NCDs/DCN displayed excellent simultaneously photocatalytic H2 production activity and RhB degradation with the H2 evolution rate of 3.68 μmol‧h−1‧g−1 and 100% RhB removal efficiency. The photocatalytic activity of simultaneous combined pollutions removal and synergistic H2 generation and RHB degradation provides a promising strategy for real wastewater remediation applications and energy utilization.

中文翻译：

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N掺杂碳量子点修饰的富缺陷g-C3N4用于增强光催化联合污染降解和析氢

摘要 开发无金属助催化剂是环境废水修复和水分解领域光催化技术的重要研究对象。通过浸渍法制备了N掺杂碳量子点（NCDs）修饰的富缺陷g-C3N4（DCN）。系统地研究了 NCDs/DCN 的结构、光学和电子特性。NCDs/DCN具有出色的可见光吸收、窄间隙和电子转移能力，有利于光催化去除污染物并同时产生H2和降解罗丹明B（RhB）。由此产生的 NCDs/DCN 在含有 OFL/Cr (VI) 的不同组合污染系统中表现出更高的去除效率，由于有机污染氧化和 Cr (VI) 还原之间的协同作用，BPA/Cr (VI) 和 CIP/Cr (VI) 比单一系统中的含量高。自由基猝灭实验、光谱技术和电子自旋共振 (ESR) 证实，Cr(VI) 可以被导带 (CB) 电子还原，并且 h+ 和 O2 - 自由基主导了 OFL 的降解。优化后的NCDs/DCN表现出优异的同时光催化制氢和降解RhB的活性，H2析出率为3.68 μmol‧h-1‧g-1，去除RhB效率为100%。同时联合去除污染物和协同产生 H2 和 RHB 降解的光催化活性为真正的废水修复应用和能源利用提供了有前景的策略。光谱技术和电子自旋共振 (ESR) 证实，Cr(VI) 可以被导带 (CB) 电子还原，并且 h+ 和 O2 - 自由基主导了 OFL 的降解。优化后的NCDs/DCN表现出优异的同时光催化制氢和降解RhB的活性，H2析出率为3.68 μmol‧h-1‧g-1，去除RhB效率为100%。同时联合去除污染物和协同产生 H2 和 RHB 降解的光催化活性为真正的废水修复应用和能源利用提供了有前景的策略。光谱技术和电子自旋共振 (ESR) 证实，Cr(VI) 可以被导带 (CB) 电子还原，并且 h+ 和 O2 - 自由基主导了 OFL 的降解。优化后的NCDs/DCN表现出优异的同时光催化制氢和降解RhB的活性，H2析出率为3.68 μmol‧h-1‧g-1，去除RhB效率为100%。同时联合去除污染物和协同产生 H2 和降解 RHB 的光催化活性为真正的废水修复应用和能源利用提供了有前景的策略。优化后的NCDs/DCN表现出优异的同时光催化制氢和降解RhB的活性，H2析出率为3.68 μmol‧h-1‧g-1，去除RhB效率为100%。同时联合去除污染物和协同产生 H2 和 RHB 降解的光催化活性为真正的废水修复应用和能源利用提供了有前景的策略。优化后的NCDs/DCN表现出优异的同时光催化制氢和降解RhB的活性，H2析出率为3.68 μmol‧h-1‧g-1，去除RhB效率为100%。同时联合去除污染物和协同产生 H2 和 RHB 降解的光催化活性为真正的废水修复应用和能源利用提供了有前景的策略。