Synergistic Plasmonic and Molecular Engineering of Carbon Nitride: Breaking Photocatalytic Trade‐Offs for Efficient Noble‐Metal‐Free Solar CO 2 Reduction

材料科学 等离子体子 光催化 光电子学 吸收(声学) 电子转移 电子 载流子 等离子纳米粒子 氮化碳 激子 氮化钛 光化学 量子产额 超快激光光谱学 纳米技术 光伏 碳纤维 量子点 吸收光谱法 石墨氮化碳 半导体 氮化物 超短脉冲 量子隧道 氮化硼
作者
Ming Cao,Ying Zhang,Hao Feng,Maochang Liu,Dong Liu,Qiang Li
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202519444
摘要

Abstract As a promising photocatalyst for CO 2 conversion, graphitic carbon nitride (CN) suffers from limited visible‐light absorption and rapid charge recombination. Here, a noble‐metal‐free plasmonic system, comprising titanium nitride (TiN) nanoparticle‐decorated between CN nanolayers, functionalized with 2,2′‐bipyridine‐4,4′‐dicarboxylic groups (dcbpy) is introduced. The CN‐dcbpy‐TiN hybrid exhibits activated dcbpy‐induced substates, plasmonic features, and thus broadband light absorption, accompanied by elevated energy levels at the TiN‐CN plasmonic Ohmic interface. Through steady‐state and time‐resolved photoluminescence, as well as transient absorption spectroscopy, it is shown that the dual‐functionalization of dcbpy terminals and plasmonic TiN efficiently suppresses the exciton recombination and promotes internal electron transfer to the dcbpy‐associated shallow‐trapping sites. Moreover, plasmonic TiN enables ultrafast electron transfer (<400 fs) and generates long‐lived active electrons via energetic high‐lying electrons and a nanoheating effect. The optimized CN‐dcbpy‐TiN15 demonstrates a notable CO production rate of 1180 µmol g −1 h −1 under visible‐light irradiation ( λ > 420 nm) and an apparent quantum yield of 2.53% at 420 nm. This work develops a novel mechanism of “noble‐metal‐free plasmon‐induced defect‐state electron enhancement” that successfully addresses the trade‐off between light absorption and thermodynamics/kinetics, offering new insights to resolve the trilemma of traditional photocatalysts—simultaneously achieving broad‐spectrum responsiveness, high carrier energy, and long‐lived charge separation.
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
sansronds发布了新的文献求助10
刚刚
anlikek发布了新的文献求助10
1秒前
3秒前
xue发布了新的文献求助10
3秒前
我是老大应助lixm采纳,获得10
4秒前
酷酷的枕头完成签到,获得积分10
4秒前
杜丽芳完成签到,获得积分10
4秒前
科研通AI6.4应助zhuozhuo采纳,获得10
5秒前
5秒前
6秒前
NexusExplorer应助温柔的夜柳采纳,获得20
6秒前
sayyes发布了新的文献求助10
7秒前
ZYC007发布了新的文献求助20
7秒前
wangyapeng完成签到,获得积分10
7秒前
烟花应助binglangcha采纳,获得10
7秒前
充电宝应助JLUO采纳,获得10
8秒前
小废材完成签到,获得积分10
9秒前
Owen应助张无凡采纳,获得10
10秒前
李健应助嘻嘻嘻采纳,获得30
10秒前
zhuoai完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
Mon发布了新的文献求助30
11秒前
11秒前
科研通AI6.2应助W sir采纳,获得10
12秒前
SHUNLI0205完成签到,获得积分10
12秒前
疯狂的曼香完成签到,获得积分10
12秒前
自然月亮发布了新的文献求助10
12秒前
Akim应助Roy采纳,获得10
12秒前
科研通AI2S应助成小调采纳,获得10
13秒前
Akim应助兴奋的惜天采纳,获得10
13秒前
研友_VZG7GZ应助成小调采纳,获得10
13秒前
田様应助anlikek采纳,获得10
13秒前
宁阿霜发布了新的文献求助20
13秒前
13秒前
Hello应助疯狂的雨南采纳,获得10
14秒前
14秒前
王五发布了新的文献求助10
14秒前
16秒前
七野完成签到,获得积分20
16秒前
16秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(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
Environmental Leverage in Times of Climate Crisis: Product Standards, Carbon Border Measures and Preferential Trade Agreements 1000
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Social Skills Improvement System-Rating Scales--Chinese Version 500
Dynamische Polarisation von H-1 und B-11 in (CH-3)-3NBH-3 500
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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7238010
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8863356
关于积分的说明 18696009
捐赠科研通 6908170
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3194221
关于科研通互助平台的介绍 2366294
邀请新用户注册赠送积分活动 2168783