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

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。