噻吩环掺杂氮化碳纳米片的制备及光催化性能

二次热剥离是合成二维氮化碳纳米片(CNN)的有效方法,进一步拓宽其可见光响应并优化光电转化效率是提升CNN光催化性能的有效策略。本工作采用原位聚合分子掺杂和二次热剥离相结合的方法,以2-氨基噻吩-3-甲腈为分子掺杂源,将噻吩环原位掺杂引入并稳定存在于CNN共轭杂环,制备了噻吩环掺杂的氮化碳纳米片光催化剂(CNN-Th_x)。经过二次热剥离后,产物保持二维杂化共轭聚合结构且噻吩环依然稳定掺杂于CNN共轭杂环。噻吩环掺杂引起π共轭体系进一步扩展,降低了产物禁带宽度,拓宽了可见光吸收范围,增强了光电转换效率;同时,二次热剥离协同噻吩掺杂引起更显著的n-π*跃迁,大幅提升了催化剂的光催化活性。在可见光照下对催化剂进行光解水制H₂及活化O₂制H₂O₂的性能测试。结果表明,CNN-Th_x具有显著增强的光催化还原性能,其中,CNN-Th₁₀的产氢活性达到322.8μmol·h^-1,4 h后生成H₂O     

二维Z型BCN/Sn3O4复合材料的光催化还原性能

分别以直接热聚合法和水热合成法制备得到二维硼掺杂氮化碳(BCN)和四氧化三锡(Sn₃O₄)半导体材料, 采用超声复合和煅烧复合两种方法构建了BCN/Sn₃O₄复合材料. 利用 X 射线衍射(XRD)、 紫外-可见漫反射(UV-Vis)光谱、 透射电子显微镜(TEM)等手段对所制备样品进行了表征和分析, 探讨了不同复合方法对催化剂微观结构及光电性质的影响; 以可见光下光解水制氢和活化氧制过氧化氢为模型反应考察了催化剂的光催化性能. 结果表明, BCN与Sn₃O₄能够形成二维面-面复合结构, 相比于超声复合法, 直接煅烧法更有利于有效界面的形成, 使得界面间产生Sn₃O₄到BCN的电荷迁移, 增强了BCN表面电荷密度, 并使复合材料具有更加优化的光电响应和光催化还原活性, 其中煅烧法得到的复合样品BCN/Sn₃O₄-3C(Sn₃O₄与BCN质量比为3%)表现出显著增强的光解水制氢及活化氧制过氧化氢的活性.