P-π conjugated hydroxyl grafted carbon nitride with enhanced carriers generation and transfer for boosting H2 evolution

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作者
Zihuan Wei,Lina Kong,Qiang Wang,Jianping Xu,Lan Li
出处
期刊:Optical Materials [Elsevier BV]
卷期号:138: 113704-113704 被引量:3
标识
DOI:10.1016/j.optmat.2023.113704
摘要

Conjugated structure modification is an effective strategy for improving the photocatalytic activity of graphitic carbon nitride (g-C3N4). Herein, we introduce p-π conjugated to g-C3N4 by surface grafting of hydroxyl (-OH) groups through a facile hydrothermal process to improve the photo-carriers generation and separation. Experiments and DFT calculations indicate that the hydrothermal treatment decorated –OH groups onto the C sites of g-C3N4 and formed p-π conjugated structure between the 2p orbitals of the O and the π orbitals of the tri-s-triazine unit. The extended p-π electrons delocalization of g-C3N4 increases the concentration of the carriers, and the –OH groups serve as electrons transport channels facilitating the separation of the carriers. Consequently, –OH grafted g-C3N4 with hydrothermal treated at 120 °C exhibits the highest and recyclable H2 evolution rates of 2.3 mmol h−1 g−1 under simulated sunlight irradiation, which outperform pristine g-C3N4 1.42 times. This work proposes a new mechanism of the p-π conjugate of –OH decorated g-C3N4 for improving charge carriers formation and separation, and provides a mild strategy to engineer the other conjugated molecular structures.
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