1.文章信息

標題：   Construction of S-scheme Co3O4/g-C3N4 heterojunctions with boosted photocatalytic H2 production performance          

中文標題：     構(gòu)筑S型Co3O4/g-C3N4異質(zhì)結(jié)以增強光催化產(chǎn)氫性能    

頁碼：  102838  

DOI：   10.1016/j.surfin.2023.102838      

2. 期刊信息

期刊名：     Surfaces and Interfaces      

ISSN：    2468-0230      

2022年影響因子：     6.14    

分區(qū)信息：     JCR分區(qū)（Q1）,中科院2區(qū)        

涉及研究方向：  材料科學  

3. 作者信息：第一作者是  四川輕化工大學,，許正東 ,。通訊作者為 四川輕化工大學鐘俊波教授和李敏嬌教授,。

4.光反應儀型號：CEL-PEAM-D6;氣相色譜型號：GC7920

文章簡介：

人們普遍認為采用環(huán)境兼容和可再生能源轉(zhuǎn)換的方案是長期可持續(xù)發(fā)展的很好選擇,。在緩解能源危機的眾多能源中,，氫能因其存儲,、運輸方便,、能量密度高等諸多優(yōu)勢而被人們普遍接受,。目前,，大多數(shù)制氫技術仍依賴于化石能源消耗。因此,，如何加速制氫方案轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)具有非凡的意義,。利用太陽能光催化裂解水產(chǎn)生氫氣是理想的方法之一，因為太陽能是取之不盡,、無污染的,。光催化法制備氫氣的純度高，可直接利用,。此外,，光催化技術也被廣泛應用于環(huán)境污染物的清除，如降解微生物難以解毒的有機染料,、有機氟化物和抗生素,，以及重金屬的解毒。然而,，光催化技術的核心是光催化劑,，因此設計一種高效穩(wěn)定的光催化劑來減少生態(tài)破壞是必要的。

為了實現(xiàn)這一目標,，研究人員探索了大量的光催化劑,，并對其在實際應用中的可行性進行了研究和驗證。在所有的光催化劑中,，g-C3N4因其特色的石墨狀二維層狀結(jié)構(gòu)而引起了研究人員的最大興趣,。根據(jù)最近的報道，g-C3N4中的C和N原子是通過共價鍵結(jié)合的,，類似于苯環(huán)的六邊形蜂窩結(jié)構(gòu),。環(huán)與N原子相連,，通過氫鍵層層疊加形成塊狀結(jié)構(gòu)，使g-C3N4具有穩(wěn)定的物理化學性質(zhì),。同時,，g-C3N4成本低、制備工藝簡單,、無毒,、帶隙合適等諸多優(yōu)點，使g-C3N4成為太陽能光催化技術發(fā)展中很有前途的材料,。而g-C3N4作為單一光催化劑,，由于比表面積小，光誘導載體分離轉(zhuǎn)移緩慢,，光催化活性較低,。

因此，為了滿足實際應用,，探索和嘗試了多種方法來進一步改善g-C3N4的光催化性能,，其中主要方法包括原子摻雜、貴金屬沉積,、形態(tài)調(diào)控和缺陷構(gòu)造,。其中，引入缺陷被證明是提高純g-C3N4活性的一種可靠方法,。缺陷g-C3N4的研究是近年來光催化領域的一個熱點,。缺陷可以在光催化劑本體或表面引入。其中,，表面空位作為缺陷之一可以捕獲電子,，促進光生電子在界面上的轉(zhuǎn)移。

同時,，這些表面原子逸出后的位點也可以作為反應位點,，大大增強了對目標物的吸收，拓寬了光響應范圍,。例如,，張教授的研究團隊制備了表面具有豐富碳缺陷的超薄氮化碳，該材料可以實現(xiàn)強吸附和激活二氮分子,。碳缺陷加速了體與表面的光生電荷分離,，從而在可見光照射下表現(xiàn)出更高的光催化固氮活性。此外,，空位還會影響目標污染物的吸附性能，從而影響目標污染物的配位結(jié)構(gòu)和電子態(tài),。更重要的是,，空位的位置,、結(jié)構(gòu)和濃度是影響光催化性能的重要因素。

在g-C3N4中引入空位的方法有很多,，如在還原氣氛中焙燒,、形態(tài)控制和構(gòu)建異質(zhì)結(jié)。但這些方法都存在經(jīng)濟成本高,、流程復雜等固有缺點,。因此，制定一個簡單的辦法來建造空缺是一項重要的挑戰(zhàn),。

在本工作中,，通過不同濃度的NaBH4溶液對g-C3N4進行表面處理，引入碳空位,，提高可見光驅(qū)動的光催化還原性能,。采用多種表征方法對處理后的光催化劑的晶體性質(zhì)、微觀形貌和表面狀態(tài)進行了研究和分析,。通過光譜測量和理論計算,，探討了碳空位對g-C3N4光學性質(zhì)的影響。用可見光驅(qū)動誘導水裂解法對樣品的光催化效率進行了評價,，并進行了產(chǎn)氫和Cr(VI)還原實驗,。以3NBCN為代表制備的光催化劑，通過4次光催化產(chǎn)氫循環(huán)實驗,，探討了NaBH4處理后g-C3N4的穩(wěn)定性,。結(jié)果表明，碳空位能顯著促進光生載流子的分離和遷移,，擴大整體光吸收和利用,，從而提高光催化性能。最后,，基于所有測試結(jié)果,，探討了光催化性能增強的機理。這項工作開發(fā)了一個實用的策略,，以提高g-C3N4的光催化性能,。