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孫紅旗/王帥軍/趙朝成Appl. Catal. B.: 氮缺陷/硼摻雜劑設(shè)計(jì)的管狀氮化碳用于四環(huán)素鹽酸鹽光降解和HER

太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的半導(dǎo)體光催化因其綠色和可持續(xù)的特性而在光催化降解和水分解領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。這項(xiàng)技術(shù)的可行性和成功的關(guān)鍵在很大程度上取決于低成本、堅(jiān)固、環(huán)境友好和高效的半導(dǎo)體材料的設(shè)計(jì)。而聚合氮化碳(g-C₃N₄)由于其有限的光吸收和緩慢的電荷轉(zhuǎn)移而在光催化環(huán)境修復(fù)和能量轉(zhuǎn)換中表現(xiàn)出中等的催化活性。

基于此，埃迪斯科文大學(xué)孫紅旗、江蘇大學(xué)王帥軍和中國(guó)石油大學(xué)(華東)趙朝成等通過(guò)自超分子反應(yīng)和NaBH₄熱還原方法組裝了具有氮缺陷/硼摻雜劑的新型管狀氮化碳(D-TCN₄₅₀)。

結(jié)果表明，引入氮缺陷/硼摻雜劑可以有效地促進(jìn)光捕獲、電荷分離和價(jià)帶降移。氮缺陷/硼摻雜劑和管狀結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用可以有效地促進(jìn)光捕獲并加速電荷轉(zhuǎn)移。

密度泛函理論和電子自旋共振結(jié)果進(jìn)一步證明氰基（氮缺陷）融合到D-TCN₄₅₀的框架中可以促進(jìn)氧吸附形成超氧自由基。猝滅實(shí)驗(yàn)證明空穴是光降解的主要活性物質(zhì)。

因此，與原始g-C₃N₄相比，D-TCN₄₅₀表現(xiàn)出顯著改善的四環(huán)素鹽酸鹽的光催化析氫和光降解性能，效率分別提高了4倍和9倍。這種綜合工程策略可能為合理設(shè)計(jì)用于可持續(xù)修復(fù)和能源創(chuàng)新的新型光催化劑提供獨(dú)特的范例。

Nitrogen Defects/Boron Dopants Engineered Tubular Carbon Nitride for Efficient Tetracycline Hydrochloride Photodegradation and Hydrogen Evolution. Applied Catalysis B: Environmental, 2021. DOI:10.1016/j.apcatb.2021.120932

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