宁波大学姜淑娟新发现：利用应变效应调谐氮化碳同质结光催化剂的p带中心以产生太阳能驱动的H2
论论资讯 ｜ 2023-10-27 ｜
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ACS Energy Letters
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Tuning p-Band Center of Carbon Nitride Homojunction Photocatalysts through Strain Effect for Solar-Driven H<sub>2</sub> Production
Qiu J.; Wu Y.; Jiang S.; Sun C.; Song S.
Published：2023-01-01
DOI：10.1021/acsenergylett.3c01779
研究背景
随着能源危机的日益严峻，人们对新能源技术的研究日益重视。其中，利用太阳能进行水分解制氢是一种可持续的新能源技术，但是其转化效率较低，存在着许多挑战。在这些挑战中，光生电荷转移和反应障碍是制约太阳能制氢效率的主要问题。因此，如何优化光催化剂的结构以提高其太阳能转化效率是目前研究的热点和难点。
研究内容
近日，ACS Energy Letters杂志上发表了一篇题为“通过应变效应调节碳氮化物同质结光催化剂的p带中心以实现太阳能驱动的H2生产”的论文。该研究通过设计一种碳氮化物微管同质结(t-C3N4)um，通过应变效应优化p带中心，解决了光生电荷转移和反应障碍的问题。研究人员通过局部电场将光激发的电子和空穴驱动到还原性(t-C3N4)m和氧化性(t-C3N4)u，以去氢化*-OH和耦合*-O进行H2和O2的进化。通过采用原位漫反射红外傅里叶变换光谱、飞秒瞬态吸收光谱和霍尔效应测试等多种技术手段，证明了该策略的有效性。最终，在AM 1.5 G辐照下，该光催化剂在65℃下的STH为2.69%。
研究意义
该研究通过优化碳氮化物微管同质结的结构，成功解决了太阳能制氢效率低的问题，并取得了较好的效果。该研究提出了一种新的优化光催化剂结构的策略，为拓展同质结和异质结光催化剂的类型，进一步提高其太阳能转化效率提供了独特的思路和方法。这对于推动太阳能制氢技术的发展具有重要的意义。
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