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Efficient Photoreforming of Lignocellulose into H2 and photocatalytic CO2 reduction via In-plane Surface Dyadic Heterostructure of Porous Polymeric Carbon Nitride
Carbon ( IF 10.5 ) Pub Date : 2020-12-01 , DOI: 10.1016/j.carbon.2020.07.080 Qiong Liu , Fuxian Wang , Yu Jiang , Wei Chen , Ren Zou , Jiliang Ma , Linxin Zhong , Xinwen Peng
Carbon ( IF 10.5 ) Pub Date : 2020-12-01 , DOI: 10.1016/j.carbon.2020.07.080 Qiong Liu , Fuxian Wang , Yu Jiang , Wei Chen , Ren Zou , Jiliang Ma , Linxin Zhong , Xinwen Peng
Abstract Photoreforming of lignocellulose for sustainable H2 generation appears to be a good option at the time that biomass wastes are being degraded. Recently, polymeric carbon nitride (PCN) has emerged as a promising alternative for the photorefoming reaction, however, its photocatalytic performance is largely limited by its severe recombination of charge carriers. Here, we developed an approach, for the first time, to construct a curly-like carbon nitride nanosheets with the formation of in-plane surface dyadic heterostructure for steering the charge transfer and optimizing the electronic band structure. This PCN material shows superior photoreforming H2 evolved activity of 122.77 μmolh−1 (i.e. 4092 μmolh−1g−1) from the aqueous lignocellulose solution (using Pt as cocatalyst), 15.6 folds of pristine PCN under visible light irradiation, together with an apparent quantum efficiency (AQE) of 7.87% (λ = 420 nm). It enables the visible-light-driven conversion of several kinds of lignocellulose including the monosaccharides, disaccharides, hemicellulose, and cellulose. Additionally, when used as a photocatalyst for water splitting, it achieves a remarkable H2 production rate of 22043 μmolh−1g−1 (∼56.0 folds’ increases than pristine PCN) with a superior high AQE of 41.2%, as well as a high CO reduction rate of 56.3 μmolh−1 from the photocatalytic CO2 conversion, 24.5 times than pristine PCN.
中文翻译:
通过多孔聚合氮化碳的面内二元异质结构将木质纤维素高效光转化为 H2 和光催化 CO2 还原
摘要 在生物质废物被降解时,木质纤维素的光转化用于可持续的 H2 生成似乎是一个不错的选择。最近,聚合氮化碳(PCN)已成为光重整反应的一种有前途的替代品,然而,其光催化性能在很大程度上受到其严重的电荷载流子复合的限制。在这里,我们首次开发了一种方法来构建卷曲状氮化碳纳米片,形成平面内表面二元异质结构,用于控制电荷转移和优化电子能带结构。这种 PCN 材料在木质纤维素水溶液(使用 Pt 作为助催化剂)中显示出 122.77 μmolh-1(即 4092 μmolh-1g-1)的优异光重整 H2 演化活性,在可见光照射下是原始 PCN 的 15.6 倍,以及 7.87% (λ = 420 nm) 的表观量子效率 (AQE)。它能够在可见光驱动下转化多种木质纤维素,包括单糖、二糖、半纤维素和纤维素。此外,当用作分解水的光催化剂时,它实现了 22043 μmolh-1g-1 的显着 H2 产率(比原始 PCN 增加了约 56.0 倍),具有 41.2% 的卓越高 AQE,以及高 CO光催化 CO2 转化的还原率为 56.3 μmolh-1,是原始 PCN 的 24.5 倍。
更新日期:2020-12-01
中文翻译:
通过多孔聚合氮化碳的面内二元异质结构将木质纤维素高效光转化为 H2 和光催化 CO2 还原
摘要 在生物质废物被降解时,木质纤维素的光转化用于可持续的 H2 生成似乎是一个不错的选择。最近,聚合氮化碳(PCN)已成为光重整反应的一种有前途的替代品,然而,其光催化性能在很大程度上受到其严重的电荷载流子复合的限制。在这里,我们首次开发了一种方法来构建卷曲状氮化碳纳米片,形成平面内表面二元异质结构,用于控制电荷转移和优化电子能带结构。这种 PCN 材料在木质纤维素水溶液(使用 Pt 作为助催化剂)中显示出 122.77 μmolh-1(即 4092 μmolh-1g-1)的优异光重整 H2 演化活性,在可见光照射下是原始 PCN 的 15.6 倍,以及 7.87% (λ = 420 nm) 的表观量子效率 (AQE)。它能够在可见光驱动下转化多种木质纤维素,包括单糖、二糖、半纤维素和纤维素。此外,当用作分解水的光催化剂时,它实现了 22043 μmolh-1g-1 的显着 H2 产率(比原始 PCN 增加了约 56.0 倍),具有 41.2% 的卓越高 AQE,以及高 CO光催化 CO2 转化的还原率为 56.3 μmolh-1,是原始 PCN 的 24.5 倍。