Interlayer interaction in ultrathin nanosheets of graphitic carbon nitride for efficient photocatalytic hydrogen evolution

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作者
Daming Zhao,Jie Chen,Chung‐Li Dong,Zhou Wu,Yucheng Huang,Samuel S. Mao,Liejin Guo,Shaohua Shen
出处
期刊:Journal of Catalysis [Elsevier BV]
卷期号:352: 491-497 被引量:116
标识
DOI:10.1016/j.jcat.2017.06.020
摘要

Two-dimensional graphitic carbon nitride (g-C3N4) nanosheets (CNNS) have attracted intense interest in photocatalysis, given their small thickness and high specific surface area favoring charge transfer and surface reactions. Herein, a facile strategy of breaking and following repolymerizing the heptazine units in bulk g-C3N4 (BCN) is developed to synthesize ultrathin CNNS with thickness of 1 nm in relatively high product yield (∼24%). The as-prepared 1 nm-thick CNNS show significantly enhanced photocatalytic performance for hydrogen evolution than BCN and even the 3 nm-thick CNNS acquired by thermal oxidation etching of BCN. It is evidenced that the disordered layer structure of the obtained ultrathin CNNS causes strong interlayer CN interaction, tunneling electron transport between the CN layers. Meanwhile, the broken in-plane CN bonds create more unsaturated N sites in the 1 nm-thick CNNS, facilitating the electron excitation from the occupied states in g-C3N4 to its unoccupied states for water reduction reaction.

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