Enhancing the Photocatalytic Performance of Carbon Nitrides Through Controlled Local Structure Modification

光催化 材料科学 密度泛函理论 价(化学) 带隙 氮化碳 激发态 兴奋剂 化学物理 氮化物 电荷(物理) 可见光谱 光化学 吸收(声学) 纳米技术 计算化学 原子物理学 光电子学 催化作用 化学 物理 图层(电子) 有机化学 复合材料 量子力学 生物化学
作者
Diana Piankova,Hannes Zschiesche,А. P. Tyutyunnik,Erik Svensson Grape,Caio Vinícius Caetano,Walber Gonçalves Guimarães,André Farias de Moura,Izadora F. Reis,Gabriel A. A. Diab,José Balena Gabriel Filho,Ivo F. Teixeira,Nadezda V. Tarakina
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:35 (49) 被引量:19
标识
DOI:10.1002/adfm.202511389
摘要

Abstract Carbon nitrides are among the most efficient and extensively studied transition‐metal‐free photocatalysts, yet their industrial application is limited by high charge recombination, poor charge transport, and insufficient absorption above 460 nm. This study investigates how fine‐tuning the crystal structure of carbon nitrides helps to overcome these challenges and to enhance their photocatalytic performance. We used poly(heptazine imides) (PHIs) with various cations (M = H⁺, Na⁺, K⁺, Mg 2 ⁺) as a model system. Na‐PHI exhibits the highest activity among PHIs with monovalent cations, as the combination of solvated Na⁺ cations and rotational defects, experimentally observed in this study for the first time, optimizes interlayer charge transfer. Greater photocatalytic efficiency observed for Mg‐PHI is attributed to the preservation of rotational defects and the higher oxidation state of Mg 2 ⁺, which enhances charge density and facilitates charge transfer. Density functional theory (DFT) and spectroscopic analyses reveal that Na‐PHI and Mg‐PHI share a valence band dominated by nitrogens and a conduction band primarily influenced by carbons, with both cations contributing to n‐type doping. Mg‐PHI features sub‐gap impurity states, reducing the band gap and extending light absorption. Excited‐state molecular dynamic simulations further demonstrate that water molecules contribute more significantly to charge transfer. highlighting an additional key factor in optimizing photocatalytic performance.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
科研通AI6.2应助上上上采纳,获得10
1秒前
七子完成签到,获得积分0
1秒前
2秒前
zzx396完成签到,获得积分0
3秒前
YBurger完成签到,获得积分10
4秒前
杨柳发布了新的文献求助10
4秒前
单纯书蝶完成签到,获得积分10
4秒前
aixiaoming0503完成签到,获得积分10
5秒前
7秒前
DrWho1985完成签到,获得积分10
10秒前
CodeCraft应助科研通管家采纳,获得10
11秒前
11秒前
香蕉觅云应助科研通管家采纳,获得10
11秒前
ding应助科研通管家采纳,获得10
11秒前
深情安青应助科研通管家采纳,获得10
11秒前
xiaoxiaoxi应助科研通管家采纳,获得20
11秒前
慕青应助科研通管家采纳,获得10
11秒前
彭于晏应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
墨痕mohen完成签到,获得积分0
12秒前
怕黑的土豆完成签到,获得积分10
12秒前
14秒前
空白娃娃完成签到,获得积分10
16秒前
19秒前
小帅发布了新的文献求助10
20秒前
Star完成签到 ,获得积分10
20秒前
这才不是我完成签到,获得积分10
22秒前
依旧完成签到,获得积分10
22秒前
狄淇儿完成签到,获得积分10
23秒前
浅浅殇发布了新的文献求助10
25秒前
老迟到的白猫完成签到 ,获得积分10
27秒前
jiao完成签到,获得积分10
28秒前
29秒前
ping完成签到,获得积分10
30秒前
小帅完成签到,获得积分10
32秒前
szy完成签到,获得积分0
35秒前
arizaki7发布了新的文献求助10
36秒前
Gang完成签到,获得积分10
37秒前
等待念之完成签到,获得积分10
40秒前
dong完成签到 ,获得积分10
40秒前
arizaki7完成签到,获得积分20
41秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Malcolm Fraser : a biography 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6515747
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8308740
关于积分的说明 17757724
捐赠科研通 5617719
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2925140
邀请新用户注册赠送积分活动 1902095
关于科研通互助平台的介绍 1763488