1.文章（zhāng）信息

標題：   Construction of S-scheme Co3O4/g-C3N4 heterojunctions with boosted photocatalytic H2 production performance          

中文標題：     構築S型Co3O4/g-C3N4異質結以增強光催化產氫性能     

頁碼：  102838   

DOI：   10.1016/j.surfin.2023.102838       

2. 文章鏈接

https://doi.org/10.1016/j.surfin.2023.102838

3. 期刊信息

期刊名：     Surfaces and Interfaces       

ISSN：    2468-0230       

2022年影響因子：     6.14    

分區信息：     JCR分區（Q1）,中科院（yuàn）2區         

涉及研究方向：  材料科學  

4. 作者信息：第（dì）一作者是  四川輕化（huà）工大學，許正東 。通訊作者為 四川（chuān）輕化工大學鍾俊波教授和（hé）李敏（mǐn）嬌教授。

5.光反應（yīng）儀型號：CEL-PEAM-D6;氣相色譜（pǔ）型號：GC7920

文章簡介：

人們普遍認為采（cǎi）用環境兼容和可再生能源轉換的方案是長期可持續發展的最佳選擇。在緩解（jiě）能源危（wēi）機的眾多能源中，氫能（néng）因其存儲、運輸方便、能量密度高等諸（zhū）多（duō）優勢而被人們普遍接受。目前，大多數製氫技（jì）術（shù）仍依賴於化石能源消耗。因此，如何加速製氫方案轉型的挑戰具有非凡的意義。利用太陽能光催化裂解水產生（shēng）氫氣是最理想的方（fāng）法之一（yī），因為（wéi）太（tài）陽能（néng）是取之不盡、無汙染的。光催（cuī）化（huà）法製（zhì）備氫氣的純度高，可直接利用。此外，光催化技術也被廣泛應用於環境（jìng）汙染（rǎn）物的清除，如降（jiàng）解微（wēi）生物難以解毒的有機染料、有機氟化物和（hé）抗生素，以及重金屬的解毒。然而（ér），光催化技術的核（hé）心是光催（cuī）化劑，因此設計一種高效穩（wěn）定的光催化劑來減少生態（tài）破壞是必不可少的。

為（wéi）了實現這一目標，研究人員探索了大量的光催化劑，並對其在實際應用中的可行性進行了研究和驗證。在所有的光催化（huà）劑中，g-C3N4因其獨特的石墨狀二維層狀結構而引起了研究人員的最大興趣。根據最近的報道，g-C3N4中（zhōng）的C和N原子是通過共價鍵結合的，類似於苯環的六邊形蜂窩結構。環與N原子相連，通過氫鍵層層疊加形成塊狀結（jié）構，使g-C3N4具有穩定的物理（lǐ）化學性質。同時，g-C3N4成本低、製（zhì）備工藝（yì）簡單、無毒、帶隙合適等諸多優點，使g-C3N4成為太陽能光催化技（jì）術（shù）發展中很有前途的材（cái）料。而g-C3N4作（zuò）為單一光催（cuī）化劑，由（yóu）於比表麵積小（xiǎo），光誘（yòu）導載體分離（lí）轉（zhuǎn）移緩慢，光催化活性較低。

因此，為（wéi）了滿足（zú）實際（jì）應用（yòng），探索和嚐試了多種方法來進一步改（gǎi）善g-C3N4的光催化性能，其中主要方法（fǎ）包括原子摻雜、貴金屬沉（chén）積、形（xíng）態調控和缺（quē）陷構造。其中，引入缺陷被證明是（shì）提（tí）高純g-C3N4活性的（de）一種可靠方法。缺陷（xiàn）g-C3N4的研究是（shì）近年來光催化領（lǐng）域的一個熱點。缺陷可（kě）以在光催化劑本體或（huò）表麵引入。其中，表麵空位作為缺陷之一可以捕獲電子，促進（jìn）光生電子在界（jiè）麵上（shàng）的轉移。

同時，這些表麵原子逸出後的位點也可以作（zuò）為反應位點，大大增強了對目（mù）標（biāo）物的吸收，拓寬了光響應範圍。例如，張（zhāng）教授的研究團（tuán）隊製備了表麵具有豐富碳缺陷的超薄氮化碳，該材料可以實現強（qiáng）吸附和激活二氮分子。碳缺陷加速了體與表麵的光生（shēng）電荷分離，從而在可見光照（zhào）射下表現出更高的光催化固氮（dàn）活性。此外，空位（wèi）還（hái）會影響目標汙染物的吸附性能，從而影響目標汙染物的配位結構和電子態。更重要的是，空位的位置（zhì）、結構和濃度是影響光催化性能的重要因素。

在g-C3N4中引入空位的方法有很多，如在（zài）還（hái）原氣氛中焙燒、形態（tài）控（kòng）製和構（gòu）建（jiàn）異質結。但這（zhè）些方法（fǎ）都存在經濟成（chéng）本高、流程複雜等固有缺點。因此（cǐ），製（zhì）定一個簡單的辦法來建造空（kōng）缺是（shì）一項重要的挑戰。

在本（běn）工作中，通過不同濃度的NaBH4溶（róng）液對（duì）g-C3N4進行表麵處理，引（yǐn）入碳空位，提高可見光驅動（dòng）的光催化還原性能。采用多種表征方法對處理後的光催化劑的晶體性（xìng）質、微觀（guān）形貌和表麵狀態進行了研究和分析。通過光譜（pǔ）測量和理論計算，探（tàn）討了碳空位對g-C3N4光學性質（zhì）的影響。用可見光驅動誘導水裂解（jiě）法（fǎ）對樣品的光催化效率進行了評價，並進行了產氫和（hé）Cr(VI)還（hái）原實驗。以3NBCN為代表製備的光催化劑，通過4次光催化產氫循環實驗，探討了NaBH4處理後g-C3N4的穩定性。結果表（biǎo）明，碳空位能顯著促進（jìn）光生載流子的分離和遷移，擴大整體光吸收和利用，從（cóng）而提（tí）高光催化性（xìng）能。最後（hòu），基於所（suǒ）有測試結果，探討了光催化性（xìng）能增強的機理。這項工作開發了一個（gè）實用的（de）策略，以提高g-C3N4的光催（cuī）化性能。