Dual‐Site Interfacial O2 Adsorption in a p‐n vdW Heterojunction Boosts Photocatalytic H2O2 Production for Antibacterial Applications

材料科学 光催化 吸附 异质结 密度泛函理论 分解水 物理化学 计算化学 光电子学 催化作用 有机化学 化学
作者
Jie Wang,Guangyu Liu,Yue Wang,Zhirui Chen,Xiaonan Yang,Zhiheng Chen,Yupeng Yuan
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202510720
摘要

Abstract Precise engineering of dual‐site diatomic O 2 adsorption plays a pivotal role in facilitating the one‐step two‐electron oxygen reduction reaction (2e − ORR) for efficient photocatalytic H 2 O 2 production. However, achieving this remains challenging due to the stringent geometric and electronic requirements for O 2 adsorption sites. Herein, a metal‐free vdW heterojunction is presented by electrostatically coupling p‐type polypyrrole‐derived carbon (PPy‐800) with n‐type g‐C 3 N 4 nanosheets (CN m ). The resulting heterojunction enables spatially resolved nitrogen‐based active sites, with edge N atoms from CN m and azido species from PPy‐800, cooperatively anchoring O 2 molecules in a dual‐site configuration. Density functional theory (DFT) calculations reveal that this arrangement significantly reduces the adsorption energy of O 2 and promotes directional charge separation and transfer through an internal electric field at the p‐n junction interface. The optimized heterojunction, designated CN p1m10 (with a mass ratio of PPy‐800: CN m = 1: 10), achieves a H 2 O 2 production rate of 10415.27 µmol g −1 h −1 under visible light in the presence of 10% isopropanol. Remarkably, even in pure water, CN p1m10 achieves a solar‐to‐chemical conversion (SCC) efficiency of 1.31%, alongside potential antibacterial activity. This work highlights the importance of rational interfacial design for dual‐site O 2 adsorption in advancing metal‐free photocatalysts for sustainable H 2 O 2 production.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
rofsc发布了新的文献求助10
刚刚
hjz完成签到,获得积分10
2秒前
负责月光发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
dongdong完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
Lyrics发布了新的文献求助30
3秒前
共享精神应助劳健龙采纳,获得30
4秒前
脑洞疼应助amo采纳,获得30
4秒前
4秒前
摆渡人发布了新的文献求助10
5秒前
Wangzhixuan完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
Manxi完成签到,获得积分10
8秒前
汉堡包应助桑榆采纳,获得10
8秒前
tectextey完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
wanci应助ruilong采纳,获得10
10秒前
淀粉发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
万能图书馆应助默默烙采纳,获得10
12秒前
烟花应助彩色的幻竹采纳,获得30
12秒前
JackyYan完成签到,获得积分10
12秒前
早起完成签到,获得积分10
12秒前
敏锐的辣椒投手完成签到,获得积分10
12秒前
dinghui完成签到,获得积分10
13秒前
留胡子的曼香完成签到,获得积分10
13秒前
药药完成签到,获得积分10
13秒前
昵称发布了新的文献求助10
13秒前
负责月光完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
keyanxiaoliu完成签到 ,获得积分20
14秒前
15秒前
JackyYan发布了新的文献求助20
16秒前
在座的审稿都是俺爹完成签到,获得积分10
16秒前
spike发布了新的文献求助10
16秒前
17秒前
Jane完成签到 ,获得积分10
17秒前
18秒前
bkagyin应助STP顶峰相见采纳,获得10
19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
Einführung in die Rechtsphilosophie und Rechtstheorie der Gegenwart 1500
Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd Edition 1000
青少年心理适应性量表(APAS)使用手册 700
Air Transportation A Global Management Perspective 9th Edition 700
Socialization In The Context Of The Family: Parent-Child Interaction 600
DESIGN GUIDE FOR SHIPBOARD AIRBORNE NOISE CONTROL 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4999000
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4244781
关于积分的说明 13224169
捐赠科研通 4042429
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2211603
邀请新用户注册赠送积分活动 1222058
关于科研通互助平台的介绍 1142020