研究目的
开发一种快速高效策略，将π电子引入石墨相氮化碳（g-C3N4）中，以显著提升其在可见光下的光催化产氢性能。
研究成果
微波辅助加热策略能有效将π电子引入g-C3N4，显著提升其在可见光下的光催化产氢性能。该方法为提高g-C3N4光催化活性提供了简便高效的途径，在能量转换和环境修复领域具有应用潜力。
研究不足
该研究聚焦于微波辅助加热法将碳掺杂引入g-C3N4及其光催化性能。潜在局限性包括微波辅助工艺的可扩展性，以及为获得最大效率需进一步优化碳掺杂含量。
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实现Π电子高效掺杂石墨相氮化碳以显著提升产氢性能
DOI：10.1002/anie.201813117
期刊：Angewandte Chemie International Edition
出版年份：2018
更新时间：2025-09-09 09:28:46
摘要：
过去十年中，石墨相氮化碳（g-C3N4）因其不含金属且具有高度稳定的产氢性能而取得快速进展。值得注意的是，密度泛函理论计算表明，在g-C3N4中用碳取代氮可增加π电子可用性并提升光催化产氢效率。然而，由于氮的电负性高于碳，构建这种含碳g-C3N4一直颇具挑战。本研究报道了一种通过微波辅助加热快速高效地将富π电子的巴比妥酸与三聚氰胺共聚掺碳的新策略，从而解决了传统电炉加热中因巴比妥酸与三聚氰胺升华温度不匹配导致的严重挥发问题。经优化碳掺杂含量后，该g-C3N4催化剂在可见光照射下产氢量显著提升，最高产氢速率达25.0 μmol h-1，较采用相同单体经传统电炉加热制备的g-C3N4（1.3 μmol h-1）提高了近20倍。因此，这种微波辅助加热策略为向g-C3N4引入π电子并显著提升其光催化性能提供了一种极其简便的途径。
作者：
Jing Li，Dandan Wu，James Iocozzia，Haiwei Du，Xueqin Liu，Yupeng Yuan，Wei Zhou，Zhen Li，Zhaoming Xue，Zhiqun Lin
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