利用半導體光催化水解制氫被認為是一種有前景的太陽能轉(zhuǎn)化手段。近年來，石墨相聚合物氮化碳(g-C3N4)材料由于其可見光反應、無毒、高化學穩(wěn)定性和低成本，以及其豐富的地球碳和氮元素，已成為光催化材料的研究熱點之一，被認為是一種極有前途的產(chǎn)氫的光催化劑。然而，因g-C3N4的低表面積，光利用率不足，電子傳輸路徑長，以及光生載體的快速重組，其光催化活性受到限制。類囊泡狀g-C3N4被用來優(yōu)化純相g-C3N4的以上幾個缺點，但其目前的合成方法復雜且對環(huán)境不友好，仍需進一步優(yōu)化。
氮化碳囊泡結(jié)構(gòu)的形成，包括超分子自組裝和熱聚合兩個過程。
通過測量水滴的接觸角，來確定樣品的表面特性，大尺寸聚合物氮化碳囊泡具有較低的接觸角，意味著更親水的表面，更容易實現(xiàn)與H2O分子的接觸發(fā)生析氫反應。
測量UV-vis確定催化劑的光學性能，提供了在光照射下囊泡結(jié)構(gòu)聚合物氮化碳的光散射模型，該結(jié)構(gòu)有效地提高了可見光的吸收，這歸因于接觸面積的增加，傳播路徑的強度和可見光的散射。結(jié)合帶隙和CB的位置，計算VB，得到制備的光催化劑的帶結(jié)構(gòu)。
測試催化劑的比表面積(BET)和孔徑分布，判定比表面積和孔徑分布情況。從側(cè)面反映了囊泡結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)大大增加了g-C3N4材料的比表面積。提供光電流和阻抗(EIS)檢測所制備材料的光生電子傳遞速率快慢，結(jié)果表明大尺寸的囊泡結(jié)構(gòu)具有良好的分離效率光誘導的e--h+。熒光光譜(PL)和時間分辨瞬時PL的分析結(jié)果表明，囊泡結(jié)構(gòu)確實降低了電子和空穴的重組概率，促進了光生載流子的產(chǎn)生。
通過無模板自組裝合成的PCNNVs具有豐富的結(jié)構(gòu)缺陷的多孔結(jié)構(gòu)，使其能夠吸附質(zhì)子，大大提高了光催化制氫的活性。此外，與BCN相比，PCNNVs具有更高的比表面積，增加了活性位點，加快了光催化制氫反應的前進步伐。此外，PCNNVs的超薄殼結(jié)構(gòu)為光誘導電子提供了可利用的通道，并為電子從體積向表面遷移提供了更短的擴散通道。PCNNVs-L具有最小的接觸角和最好的親水性，這加速了電子傳輸并導致光誘導電荷載體的快速分離。
文章第一作者為江蘇科技大學能源與動力學院在讀研究生孫鑫海，通訊作者為郭峰副教授與施偉龍副教授
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.154841
作者簡介
郭峰，2018年博士畢業(yè)于長安大學市政工程，現(xiàn)任江蘇科技大學副教授，碩士生導師，中國感光學會光催化專業(yè)委員會會員，江蘇省環(huán)境科學學會會員, 新加坡維澤專家?guī)欤╒E）材料科學專家委員會會員。長安大學市政工程專業(yè)博士畢業(yè)，獲工學博士學位。主要從事g-C3N4基復合光催化材料的設計、構(gòu)筑以及光催化性能等方面的研究工作。主持國家自然科學基金項目，江蘇省青年基金項目，江蘇省“青藍工程”優(yōu)秀骨干教師人才項目，校級深藍杰出人才項目等10余項。近年來，共計以第一作者或通訊作者發(fā)表75篇SCI收錄論文，其中一區(qū)SCI論文36篇（影響因子≥10的 11篇），二區(qū)論文14篇，ESI高被引論文19篇，ESI熱點論文5篇，1篇獲得Inorganic Chemistry Frontiers期刊2020年度最佳論文，榮獲國際學術(shù)獎“最佳研究者”獎，H-index 43，國家授權(quán)發(fā)明專利3項。榮獲鎮(zhèn)江市“出彩教育人”、！皟(yōu)秀教師”、本創(chuàng)“優(yōu)秀指導教師”、省級競賽“優(yōu)秀指導教師”等稱號，相關工作發(fā)表在《Applied Catalysis B: Environmental》、《Chemical Engineering Journal》、《Journal of Hazardous Materials》、《Applied Surface Science》、《Journal of Alloys and compounds》、《Separation and Purification Technology》等高水平雜志。此外，擔任《Frontiers in Chemistry》客座主編以及《Journal of Hazardous Materials》、《Journal of Alloys and Compounds》、《Separation and Purification Technology》等十余個國際期刊審稿人。
施偉龍，華中科技大學博士，鄭州大學博士后，現(xiàn)任江蘇科技大學副教授，碩士生導師，中國感光學會光催化專業(yè)委員會會員，江蘇省復合材料學會會員，江蘇省環(huán)境科學學會會員，江蘇省材料學會會員。主要從事碳基（碳點、氮化碳）復合光催化材料的設計、構(gòu)筑以及光催化性能（降解、分解水制氫及防腐）等方面的研究工作。相關工作發(fā)表在Appl. Catal. B: Environ., J. Mater. Chem. A, Chem. Eng. J., ACS Appl. Mater. Inter., J. Hazard. Mater., Sep. Purif. Technol., Inorg. Chem. Front., J. Mater. Chem. B., Appl. Surf. Sci., J. Alloy Compd.等高水平雜志。截止目前，共計以第一作者或通訊作者發(fā)表76篇SCI收錄論文，其中一區(qū)SCI論文36篇（影響因子≥10的13篇），二區(qū)論文22篇，ESI高被引論文22篇，ESI熱點論文12篇，1篇獲得Inorganic Chemistry Frontiers期刊2020年度最佳論文，H-index 41。榮獲國際復合材料“最佳研究者”獎，受理發(fā)明專利2項。現(xiàn)主持國家自然科學基金青年項目1項、入選江蘇省“雙創(chuàng)博士”、“科技副總”人才項目、河南省博士后科研項目啟動資助1項、河北省水資源可持續(xù)利用與開發(fā)實驗室開發(fā)基金1項。此外，擔任《Frontiers in Chemistry》、《Catalysts》客座主編以及《Applied Catalysis B: Environmental》、《ACS Catalysis》、《Journal of Hazardous Materials》、《Journal of Alloys and Compounds》、《Separation and Purification Technology》等十余個國際Top期刊審稿人。
- 西南林大杜官本院士/張蓮鵬、嘉興大學王鵬等 CEJ：錳單原子摻雜聚(1,5-萘二胺)納米囊泡用于雙極鋅-有機電池的陰極 2025-05-01
- 華東理工林紹梁/靳海寶團隊、上海交大周永豐 Angew：通過調(diào)節(jié)偶氮苯對位取代基的電子效應制備具有可控光響應性的超薄聚合物囊泡 2025-02-22
- 四川大學熊燕副教授、楊佼佼副研究員、李箭教授 Small：雙靶向的細胞膜囊泡仿生納米系統(tǒng)用于化膿性關節(jié)炎治療 2025-01-23
- 鄭州大學王建峰/王萬杰 Small/Nano Energy：熔融加工一步原位成型分級多孔聚合物納米復合材料實現(xiàn)高溫環(huán)境輻射制冷 2025-03-30
- 華科大譚必恩教授/王笑顏副研究員團隊 Adv. Mater.：構(gòu)筑單元柔性工程策略制備超交聯(lián)多孔聚合物實現(xiàn)高體積容量甲烷存儲 2025-03-16
- 東華大學馮訓達課題組 ACS Nano：基于液晶受限體系彈性與界面協(xié)同作用制備“刻面”多孔聚合物顆粒 2025-02-27
- 江蘇科技大學郭峰/施偉龍課題組 CEJ：一步式無模板熱聚合制備CDs/g-C3N4納米反應器實現(xiàn)高效光熱輔助-光催化產(chǎn)氫 2024-04-15
