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A template co-pyrolysis strategy towards the increase of amino/imino content within g-C3N4 for efficient CO2 photoreduction

光催化 氧化还原 模板 催化作用 化学 热解 尿素 分子 材料科学 吸收(声学) 还原(数学) 化学工程 组合化学 光化学 纳米技术 有机化学 工程类 几何学 复合材料 数学
作者
Ke‐Ying Tao,Yu‐An Kuo,Wei Yang,Di‐Chang Zhong,Tong‐Bu Lu
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:455: 140630-140630 被引量:21
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.140630
摘要

Photocatalytic CO2 reduction reaction (CO2RR) is an effective mean to address the current environmental and energy issues. As a kind of typical photocatalyst, g-C3N4 possesses lots of advantages (i.e., facile synthesis, visible-light response, and high stability) in CO2 reduction. However, the poor capacity of CO2 capture and rapid recombination of photo-generated electron and hole, both hinder the further development of g-C3N4 for CO2RR. Herein, we developed a template co-pyrolysis strategy to prepare C–NHx-rich (x = 1 or 2) g-C3N4, to increase the CO2 binding and the subsequent photocatalytic CO2 reduction efficiency. Specifically, organic molecules with multiple imino groups were used as additives to co-pyrolyze with urea. These additives can act as templates to facilitate the formation of g-C3N4 with abundant C–NHx groups, which effectively improved the capacity of CO2 capture. Meanwhile, the capacity of light absorption and the separation of photo-generated electron and hole were also optimized. As a result, the obtained C–NHx-rich g-C3N4 showed greatly enhanced photocatalytic activity for CO2RR, over 74-fold higher than that of g-C3N4 conventionally prepared. This work provides a new avenue for optimizing the g-C3N4-based photocatalysts for CO2RR.
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