Engineering oxygen into ultrathin graphitic carbon nitride: synergistic improvement of electron reduction and charge carrier dynamics for efficient photocatalysis

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作者
Zhao Mo,Guangyuan Wu,Pengfei Yan,Xingwang Zhu,Junchao Qian,Yucheng Lei,Li Xu,Hui Xu,H. Li
出处
期刊:Materials Today Chemistry [Elsevier BV]
卷期号:25: 100956-100956 被引量:3
标识
DOI:10.1016/j.mtchem.2022.100956
摘要

The fast separation rate of photogenerated carriers and the high utilization of sunlight are still a major challenge that restricts the practical application of carbon nitride (g-C3N4) materials in the field of photocatalytic hydrogen (H2) evolution. Here, ultrathin oxygen (O) engineered g-C3N4 (named UOCN) was successfully obtained by a facial gaseous template sacrificial agent-induced bottom-up strategy. The synergy of O doping and exfoliating bulk into an ultrathin structure is reported to simultaneously achieve high-efficiency separation of photogenerated carriers, enhance the utilization of sunlight, and improve the reduction ability of electrons to promote photocatalytic H2 evolution of UOCN. As a proof of concept, UOCN affords enhanced photocatalytic H2 evolution (93.78 μmol h−1) under visible light illumination, which was significantly better than that of bulk carbon nitride (named CN) with the value of 9.23 μmol h−1. Furthermore, the H2 evolution rate of UOCN at a longer wavelength (λ = 450 nm) was up to 3.92 μmol h−1 due to its extended light absorption range. This work presents a practicable strategy of coupling O dopants with ultrathin structures about g-C3N4 to achieve efficient photocatalytic H2 evolution. This integrated engineering strategy can develop a unique example for the rational design of innovative photocatalysts for energy innovation.

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