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具有电子累积能力的高度结晶的多孔氮化碳:促进激子离解和电荷载流子的产生,以光催化分子氧活化
Chemical Engineering Journal ( IF 13.3 ) Pub Date : 2020-12-09 , DOI: 10.1016/j.cej.2020.128030
Hai Guo , Cheng-Gang Niu , Chao Liang , Huai-Yuan Niu , Ya-Ya Yang , Hui-Yun Liu , Ning Tang , Hai-Xu Fang

激子效应在许多聚合物光催化体系中起着重要作用,但迄今为止,在石墨氮化碳(g-CN)的光催化反应中,激子效应一直被忽略。由于激子由束缚的电子和空穴组成,因此可以促进激子离解以生成热电子和空穴的策略应导致光催化活性增强。本文中,通过使用结晶性多孔氮化碳(CPCN)作为模型,我们证明了用电子累积能力接枝CPCN可以有效地促进激子的离解。密度泛函理论(DFT)计算表明,CPCN中引入的氰基(-C≡N)可以扭曲氮化碳的结构并导致能量无序界面,因此,激子中的电子可以被-C≡N提取然后由K稳定+。受益于这种电子积累过程,CPCN中的激子可以有效地解离,并且形成的热电子和空穴可以快速转移。具体而言,平均寿命(τ AVE)从3.76纳秒(散装氮化碳,BCN)减少到2.65纳秒(CPCN),而表面电荷转移效率(η)由36.6%(BCN)提高到50.8%( CPCN)。结果,所获得的CPCN显示出优异的光催化分子氧活化性能。这项工作为先进的基于氮化碳的光催化剂的开发提供了启示,该光催化剂用于通过激子工程进行污染物降解和能量转化。





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更新日期:2020-12-09
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