Single-Atom Cu Channel and N-Vacancy Engineering Enables Efficient Charge Separation and Transfer between C3N4 Interlayers for Boosting Photocatalytic Hydrogen Production

光催化 材料科学 光诱导电荷分离 制氢 石墨氮化碳 量子效率 氮化碳 光化学 催化作用 化学 光电子学 人工光合作用 有机化学
作者
Jiachao Shen,Chenghui Luo,Shanshan Qiao,Yuqing Chen,Yanhong Tang,Jieqiong Xu,Kaixing Fu,Dingwang Yuan,Haifang Tang,Hao Zhang,Chengbin Liu
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:13 (9): 6280-6288 被引量:136
标识
DOI:10.1021/acscatal.2c05789
摘要

Polymeric carbon nitride (C3N4) has attracted great attention in photocatalysis due to its low-cost, visible-light response, and environment-friendly merits. However, the catalytic efficiency of pristine bulk C3N4 is severely limited by its poor photoinduced electron/hole pair separation and interlayer charge transport. Herein, single-atom Cu is bridged into C3N4 sheet interlayers through the thermal condensation of self-assembly supramolecules of Cu precursors and melamine–cyanuric acid monomers. Simultaneously, N vacancies are engineered into C3N4 only by gradient temperature. The single-atom Cu bridges serve as electron channels to promote photoinduced electron/hole pair separation and interlayer charge transport. The experimental results and calculations demonstrate that N vacancies break the symmetry of pristine C3N4, allowing more electrons to pass through the delocalized π-conjugated network of C3N4 to Cu sites, which facilitates charge transfer between C3N4 layers, resulting in more effective separation of electron/hole pairs, optimal charge distribution, and lower hydrogen evolution barrier. As a result, the photocatalyst at a stationary point with a 1 wt % Pt cocatalyst presents a high visible-light photocatalytic hydrogen production rate (11.23 mmol g–1 h–1), reaching a high apparent quantum yield of 31.60% at 420 nm. It is noted that the photocatalyst still exhibits a high hydrogen production rate of 605.15 μmol g–1 h–1 in the absence of the Pt cocatalyst.
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
刚刚
LLL完成签到,获得积分10
1秒前
PYT完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
方鞅发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
2秒前
3秒前
3秒前
4秒前
4秒前
核桃应助郝薇薇薇薇儿采纳,获得10
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
5秒前
勤恳的雨文完成签到,获得积分10
5秒前
7秒前
科研阿白发布了新的文献求助10
8秒前
10秒前
情怀应助Luo采纳,获得10
10秒前
Akim应助bonnie采纳,获得30
10秒前
王锐关注了科研通微信公众号
11秒前
11秒前
13秒前
Biom完成签到 ,获得积分10
14秒前
芝士发布了新的文献求助10
16秒前
123完成签到,获得积分10
17秒前
Cooby发布了新的文献求助10
18秒前
研友_RLNzvL完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
lilink发布了新的文献求助10
19秒前
科研阿白完成签到,获得积分10
19秒前
19秒前
CL完成签到,获得积分10
20秒前
luoshi94完成签到,获得积分10
21秒前
22秒前
朱华彪完成签到,获得积分10
22秒前
山菡发布了新的文献求助10
22秒前
北鸢发布了新的文献求助10
23秒前
高分求助中
【重要!!请各位用户详细阅读此贴】科研通的精品贴汇总(请勿应助) 10000
Semantics for Latin: An Introduction 1099
醤油醸造の最新の技術と研究 1000
Plutonium Handbook 1000
Three plays : drama 1000
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 640
北师大毕业论文 基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 530
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4114221
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3652617
关于积分的说明 11566639
捐赠科研通 3356711
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1843795
邀请新用户注册赠送积分活动 909730
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 826492