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类石墨烯C3N4纳米片光催化分解水制氢中的量子限域效应
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O643[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]北方民族大学化学与化学工程学院,银川750021, [2]中国科学院兰州化学物理研究所,羰基合成与选择氧化国家重点实验室,兰州730000
  • 相关基金:国家自然科学基金(21263001,21463001,21433007)资助项目
中文摘要:

从层状化合物获得的纳米片是一类新型纳米结构材料,这种二维各向异性的纳米甚至亚纳米级的材料具有独特的物理化学性能,其中最好的一个例证就是从石墨烯C3N4到石墨烯C3N4纳米片的转变。通过高温氧化热刻蚀方法将体相g-C3N4剥离成g-C3N4纳米片,应用于染料敏化可见光分解水产氢,表现出了较体相g-C3N4高于2.6倍的产氢速率。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、扫描电子显微镜(SEM)、Brunauer-Emmett-Teller(BET)、荧光光谱和光电化学等表征研究了g-C3N4纳米片的结构及曙红(EY)和gC3N4纳米片之间的电子迁移过程。热剥离后的g-C3N4纳米片具有较高的比表面积,不仅可以更为有效地吸附染料分子,还因其量子限域效应大大增强了光生电荷的分离效率和电子转移效率,改善了电子沿平面方向的传输能力以及光生载流子的寿命,从而显著提高g-C3N4纳米片的光催化产氢活性。

英文摘要:

Nanosheet materials obtained from laminar compounds are new two-dimensional anisotropic nanomaterials that can even reach the sub-nanometer scale. These materials possess unique physical and chemical properties. An example of such a nanosheet materials is graphitic carbon nitride (g-C3N4) nanosheets transformed from bulk g-C3N4. Here, g-C3N4 nanosheets were prepared from bulk g-C3N4 by high-temperature thermal oxidation. The photocatalytic activity of eosin (EY)-sensitized g-C3N4 nanosheets for hydrogen evolution was about 2.6 times higher than that of bulk g-C3N4. The structure of the g-C3N4 nanosheets and process of electron transfer between EY and the g-C3N4 nanosheets were investigated by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), Brunauer-Emmett-Teller (BET) analysis, fluorescence spectroscopy, and photoelectrochemical measurements. The g-C3N4 nanosheets possessed high specific surface area. The g-C3N4 nanosheets not only effectively absorbed dye molecules, but also enhanced the separation and electron transport efficiencies of photogenerated charges because of their quantum confinement effect. The quantum confinement effect of g-C3N4 nanosheets widened their bandgap, improved electron transfer ability along the in-plane direction, and lengthened the lifetime of photoexcited charge carriers. As a result, the photocatalytic activity of the g-C3N4 nanosheets was improved compared with that of bulk g-C3N4.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781