Dual P-doped-site modified porous g-C3N4 achieves high dissociation and mobility efficiency for photocatalytic H2O2 production

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作者
Guiyang Yu,Ke Gong,Chuanwang Xing,Lan Hu,Haibin Huang,Lejie Gao,Debao Wang,Xiyou Li
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:461: 142140-142140 被引量:72
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.142140
摘要

Organic semiconductor under photoexcitation could generate abundant strong-binding Frenkel excitons and inevitably suffer from low dissociation efficiency (<1%) and poor mobility ability, which severely suppresses the efficient utilization of photogenerated charges and corresponding activity. Herein, a dual P-doping strategy is proposed in bay and corner sites implanted polymeric carbon nitride (PCN-D) for visible-driven H2O2 production. The dual P doping breaks localized electron state around original symmetric heptazine units and weakens the binding energy between electrons and holes, increasing dissociation efficiency to reach 11.9% with 20-fold improvement. In addition, the conductivity ability of PCN-D, including formed carrier charge concentration and mobility, achieves 13-fold and 7-fold improvement, which facilitates the charge transfer and separation. The proposed dual doped-P-site strategy, with the blessing of porous structure, provides plentiful active center for effective adsorption and activation of O2 molecule, further accelerating reaction progress and achieving six-times increase of photocatalytic H2O2 production rate. This work provides in-depth insight into the importance of dual P-doping to optimize kinetic behavior of photogenerated charges and opens an avenue to the multiscale doping-modulation of semiconductor with high efficiency solar energy conversion.
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