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基于实验与密度泛函理论研究的CdSe量子点耦合磷掺杂g-C3N4复合材料在光催化太阳能燃料制备与环境修复中的应用

DOI：10.1016/j.apcatb.2020.118867 期刊：Applied Catalysis B: Environmental 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 借助半导体光催化剂实现太阳能捕获并转化为有用的化学能，是解决能源与环境问题的有效技术。本研究成功合成了磷掺杂氮化碳（P-CN）修饰的CdSe量子点（QDs），用于先进光催化应用。研究表明，磷掺杂与CdSe QDs的结构耦合显著扩展了g-C3N4的可见光响应范围至700 nm。优化样品4CdSe/P-CN展现出优异的可见光驱动全解水性能（产氢速率113 μmol·h?1·g?1，产氧速率55.5 μmol·h?1·g?1）及高效CO?还原制CH?能力（47 μmol·h?1·g?1），其对2,4-二氯苯酚的降解活性（78%）也显著优于原始CN样品。通过光致发光、瞬态/单波长光电流、光电化学及香豆素荧光光谱综合分析证实，4CdSe/P-CN纳米复合材料具有增强的电荷分离效率，这是其可见光催化活性提升的关键原因。本研究为设计低成本、可持续且具有宽可见光响应的光催化剂提供了新策略，可实际应用于全解水和CO?还原领域。
作者： Fazal Raziq，Asif Hayat，Muhammad Humayun，Sunil Kumar Baburao Mane，M. Bilal Faheem，Asad Ali，Yang Zhao，Shaobo Han，Chao Cai，Wei Li，Dong-Chen Qi，Jiabao Yi，Xiaojiang Yu，Mark B.H. Breese，Fakhrul Hassan，Farman Ali，Abdurashid Mavlonov，K. Dhanabalan，Xia Xiang，Xiaotao Zu，Sean Li，Liang Qiao
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

设计低成本、可持续且具有宽可见光活性的光催化体系，用于实际的整体水分解和二氧化碳还原应用。

研究成果

该研究成功证明了CdSe/P-CN纳米复合材料在太阳能燃料生产和环境修复方面具有增强的光催化活性。优化的4CdSe/P-CN样品在可见光驱动的水分解和CO2还原方面表现出显著提升，这归因于其可见光响应范围的扩展和电荷分离效率的提高。

研究不足

该研究聚焦于CdSe/P-CN纳米复合材料的合成与表征，以应用于光催化领域。其局限性可能包括合成过程的可扩展性以及纳米复合材料在长期运行条件下的稳定性。

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