平面苯环掺杂g-C3N4纳米片增强电子分离促进可见光催化产氢

摘要： 通过光催化析氢（PHE）实现太阳能向化学能的转化，对减少污染和储存清洁能源至关重要。为提高太阳能转化效率，亟需通过材料设计加速光生载流子的分离与传输。本研究通过尿素与4,4'-磺?；椒樱˙PS）的热共聚反应，继而进行可控热蚀刻步骤，制备出一种基于面内苯环掺杂g-C3N4纳米片异质结构的高效PHE催化剂。固态13C核磁共振证实g-C3N4纳米片中存在苯环结构。实验结果与理论计算表明，该催化剂的能量与电子结构得到最优调控，既增强了光吸收能力，又有效加速了光生电荷载流子的分离。其展现出优异的光催化析氢性能：PHE速率达12.3 mmol h-1 g-1（较纯g-C3N4纳米片提升近12倍），且在420 nm波长下量子效率为17.7%。