Construction of Chemically Bonded Interface of Organic/Inorganic g-C(3)N(4)/LDH Heterojunction for Z-Schematic Photocatalytic H(2) Generation.
Construction of Chemically Bonded Interface of Organic/Inorganic g-C(3)N(4)/LDH Heterojunction for Z-Schematic Photocatalytic H(2) Generation.
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Z 型光催化产氢有机/无机 g-C3N4/LDH 异质结化学键界面的构建
DOI：
10.3390/nano11102762
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发表时间：
2021-10-18
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Yan G
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xia Y;Liang R;Yang MQ;Zhu S;Yan G
具有紧密界面的Z-示意光催化异质结构的设计和合成对于光生载流子的迁移和分离具有重要意义，但仍然是一个挑战。在这里，我们开发了一个有效的Z-计划的有机/无机g-C3 N4/LDH异质结，通过原位生长的无机CoAl-LDH牢固的有机g-C3 N4纳米片（NS）。得益于二维（2D）形态和表面暴露的吡啶类氮原子，g-C3 N4 NS提供了有效的陷阱位捕获过渡金属离子。因此，CoAl-LDH NS可以紧密地附着到g-C3 N4 NS上，从而通过氮-金属键在CoAl-LDH和g-C3 N4之间形成强相互作用。此外，2D/2D界面为界面电荷转移提供了高速通道。因此，所制备的异质结复合材料表现出极大改善的光催化析氢活性，以及相当大的稳定性。在可见光照射4 h下，最佳放氢速率达到1952.9 μmol g−1，是裸g-C3 N4 NS的8.4倍。原位构筑具有化学键合界面的有机/无机异质结可为高性能异质结构光催化剂的设计提供指导。
The design and synthesis of a Z-schematic photocatalytic heterostructure with an intimate interface is of great significance for the migration and separation of photogenerated charge carriers, but still remains a challenge. Here, we developed an efficient Z-scheme organic/inorganic g-C3N4/LDH heterojunction by in situ growing of inorganic CoAl-LDH firmly on organic g-C3N4 nanosheet (NS). Benefiting from the two-dimensional (2D) morphology and the surface exposed pyridine-like nitrogen atoms, the g-C3N4 NS offers efficient trap sits to capture transition metal ions. As such, CoAl-LDH NS can be tightly attached onto the g-C3N4 NS, forming a strong interaction between CoAl-LDH and g-C3N4 via nitrogen–metal bonds. Moreover, the 2D/2D interface provides a high-speed channel for the interfacial charge transfer. As a result, the prepared heterojunction composite exhibits a greatly improved photocatalytic H2 evolution activity, as well as considerable stability. Under visible light irradiation of 4 h, the optimal H2 evolution rate reaches 1952.9 μmol g−1, which is 8.4 times of the bare g-C3N4 NS. The in situ construction of organic/inorganic heterojunction with a chemical-bonded interface may provide guidance for the designing of high-performance heterostructure photocatalysts.
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