近日，鄭州大學(xué)許群教授團(tuán)隊(duì)在超臨界CO2制備氧摻雜2D非晶C3N4納米片材料領(lǐng)域取得新進(jìn)展，相關(guān)成果以“Supercritical CO2-Tailored 2D Oxygen-doped Amorphous Carbon Nitride for Enhanced Photocatalytic Activity”為題，發(fā)表在材料領(lǐng)域期刊《Energy & Environmental Materials》上(IF:15.122)。鄭州大學(xué)材料學(xué)院博士研究生杜麗娜為第一作者，許群教授和鄭曉莉副教授為共同通訊作者，鄭州大學(xué)材料學(xué)院為第一通訊單位。
光催化劑在太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能和光降解污染物方面有很大的應(yīng)用潛力，豐富的活性位點(diǎn)、充足的光吸收能力和快速的電荷分離是催化劑具有高效光催化活性的先決條件。2D非晶材料因賦予了光催化劑一些新的物理、化學(xué)特性，近年來受到了廣泛的關(guān)注，如較大的比表面積、暴露出更豐富的活性位點(diǎn)、強(qiáng)的尾帶效應(yīng)產(chǎn)生的有效光吸收等。對(duì)2D非晶材料的面內(nèi)微結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步精確調(diào)控并實(shí)現(xiàn)其雜原子摻雜，有望使光催化劑在光子學(xué)、電子學(xué)、催化等領(lǐng)域有更引人注目的特性。
本研究提出了一個(gè)綠色化學(xué)策略，即在超臨界CO2的輔助下制備2D氧摻雜非晶g-C3N4。通過調(diào)控超臨界CO2的壓力可以對(duì)g-C3N4的表面結(jié)構(gòu)和摻雜濃度進(jìn)行精確調(diào)整。研究結(jié)果表明，2D非晶結(jié)構(gòu)和平面內(nèi)氧摻雜使g-C3N4納米片具有可調(diào)控的帶隙和高效的電荷分離性能，從而協(xié)同顯著性地增強(qiáng)了CO2光催化還原活性和亞甲基藍(lán)光降解性能。該研究為通過表面結(jié)構(gòu)修飾和調(diào)控來設(shè)計(jì)半導(dǎo)體催化劑開辟了新的前景。
該項(xiàng)目研究獲得國家自然科學(xué)基金，河南省創(chuàng)新人才獎(jiǎng)項(xiàng)目，河南省科學(xué)與技術(shù)項(xiàng)目，中國博士后科學(xué)基金會(huì)的支持。
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