当前位置:
X-MOL 学术
›
Inorg. Chem. Front.
›
论文详情
Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your
feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)
Multistage construction of Gd-doped g-C3N4/Mo15S19 composites enabled both N2 activation and multiple electron transfer for an enhanced photocatalytic nitrogen reduction reaction
Inorganic Chemistry Frontiers ( IF 6.1 ) Pub Date : 2024-11-04 , DOI: 10.1039/d4qi02016b Xiaoyu Jiang, Boran Tao, Hongda Li
Inorganic Chemistry Frontiers ( IF 6.1 ) Pub Date : 2024-11-04 , DOI: 10.1039/d4qi02016b Xiaoyu Jiang, Boran Tao, Hongda Li
The efficiency of photocatalytic nitrogen reduction reactions (NRRs) faces significant challenges due to the need for effective activation of the NN bond and efficient multi-electron/proton transfer. A novel Gd-doped and Mo15S19-loaded g-C3N4 nanorod (GdC3N4/Mo15S19) is promoted in this work. The experimental results show that the GdC3N4/Mo15S19 composite exhibits remarkable visible-light-driven photocatalytic ammonia production (407.51 μmol g−1 h−1, 33 times that of g-C3N4), which is attributed to the promoted multiple electron transfer by in-built Gd3+ redox centers and increased Mo active sites by loading of Mo15S19. Calculations using Density Functional Theory (DFT) show that Mo15S19 loading also helps to effectively activate the NN bond, which accelerates the NRR's start. The synergistic effect of Gd doping and Mo15S19 loading lowers the Gibbs free energy of intermediates, enhancing the overall photocatalytic efficiency. This work provides a viable approach to the construction of multistage structures in the photocatalytic NRR that incorporates multiple electron transfer and N2 activation effects.
中文翻译:
Gd 掺杂 g-C3N4/Mo15S19 复合材料的多级构建实现了 N2 活化和多电子转移,从而增强了光催化氮还原反应
由于需要有效激活 N N 键和高效的多电子/质子转移,光催化氮还原反应 (NRR) 的效率面临重大挑战。这项工作推广了一种新型的 Gd 掺杂和 Mo15S19 负载的 g-C3N4 纳米棒 (GdC3N4/Mo15S19)。实验结果表明,GdC3N4/Mo15S19 复合材料表现出显著的可见光驱动光催化氨产生 (407.51 μmol g-1 h-1,是 g-C3N4 的 33 倍),这归因于内置 Gd 促进了多电子转移通过加载 Mo15S19 获得 3+ 氧化还原中心和增加的 Mo 活性位点。使用密度泛函理论 (DFT) 的计算表明,Mo15S19 负载也有助于有效激活 N N 键,从而加速 NRR 的启动。Gd 掺杂和 Mo15S19 负载的协同作用降低了中间体的吉布斯自由能,提高了整体光催化效率。这项工作为在光催化 NRR 中构建多级结构提供了一种可行的方法,该方法结合了多电子转移和 N2 活化效应。
更新日期:2024-11-08
中文翻译:
Gd 掺杂 g-C3N4/Mo15S19 复合材料的多级构建实现了 N2 活化和多电子转移,从而增强了光催化氮还原反应
由于需要有效激活 N N 键和高效的多电子/质子转移,光催化氮还原反应 (NRR) 的效率面临重大挑战。这项工作推广了一种新型的 Gd 掺杂和 Mo15S19 负载的 g-C3N4 纳米棒 (GdC3N4/Mo15S19)。实验结果表明,GdC3N4/Mo15S19 复合材料表现出显著的可见光驱动光催化氨产生 (407.51 μmol g-1 h-1,是 g-C3N4 的 33 倍),这归因于内置 Gd 促进了多电子转移通过加载 Mo15S19 获得 3+ 氧化还原中心和增加的 Mo 活性位点。使用密度泛函理论 (DFT) 的计算表明,Mo15S19 负载也有助于有效激活 N N 键,从而加速 NRR 的启动。Gd 掺杂和 Mo15S19 负载的协同作用降低了中间体的吉布斯自由能,提高了整体光催化效率。这项工作为在光催化 NRR 中构建多级结构提供了一种可行的方法,该方法结合了多电子转移和 N2 活化效应。