1.文章信息

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

中文（wén）標題：     構築S型Co3O4/g-C3N4異質結（jié）以增強光（guāng）催化產氫性能     

頁碼：  102838   

DOI：   10.1016/j.surfin.2023.102838       

2. 文（wén）章鏈（liàn）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（yǐng）響因子：     6.14    

分區信息：     JCR分區（Q1）,中科院2區         

涉及研究方向：  材料科學  

4. 作者信息：第一作者是  四川輕化工大學，許（xǔ）正東 。通訊（xùn）作者為 四川輕化工大學鍾俊（jun4）波教授和李敏（mǐn）嬌教授。

5.光反應儀型號：CEL-PEAM-D6;氣相色譜型號：GC7920

文（wén）章簡介：

人們普遍認（rèn）為采（cǎi）用（yòng）環境兼容和可再生（shēng）能源轉換的方案（àn）是長期可持續發展的最佳選擇。在緩解能源危機的眾多能源中（zhōng），氫能因其存儲、運輸方便、能量密度（dù）高等諸多優勢而被人們普遍接受。目前，大多數製氫技術仍（réng）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（yòng）太陽能光催（cuī）化裂解水產生氫氣是最理想的方法之（zhī）一，因為太陽能是取（qǔ）之不盡、無汙染的。光催化法製備氫氣的（de）純度高，可直（zhí）接利用。此外，光（guāng）催化技（jì）術也被廣泛應用（yòng）於環境汙染物的清除，如降解微生物難以解（jiě）毒（dú）的有機染料、有機（jī）氟化物和抗生素，以及重金屬的解毒（dú）。然而，光催化技術的核心是光催化（huà）劑，因（yīn）此設計一種高效穩定的光催化劑來減（jiǎn）少生態破壞是必不可少的。

為了實現這一目標，研究人員探索了大量的光催化劑，並對其在實際（jì）應用中的可行（háng）性進（jìn）行了研究和驗證（zhèng）。在（zài）所有的光（guāng）催化劑中，g-C3N4因其獨特的石（shí）墨狀二維層狀結構而引起了（le）研究人員的最大興趣（qù）。根據最近的報道，g-C3N4中的C和N原子是通過共價鍵結（jié）合的，類似於苯環的六邊形蜂窩結構。環與（yǔ）N原子相連，通過氫鍵層層疊（dié）加形成塊狀結構，使g-C3N4具有穩定的物理化學性質。同（tóng）時，g-C3N4成本低（dī）、製備工（gōng）藝簡單（dān）、無毒、帶（dài）隙合適等諸多優（yōu）點，使g-C3N4成為（wéi）太陽能光催化技術發展中很有前途的材料。而（ér）g-C3N4作為單一光催（cuī）化劑，由於比表麵積小，光誘導載體分離轉移（yí）緩慢（màn），光催化活性（xìng）較低。

因此，為了滿足實際應用，探索和嚐試了多種方法來進一步改善g-C3N4的光（guāng）催化性能，其中主要方法包括原子摻雜、貴（guì）金屬沉積（jī）、形態調控和缺陷構造。其中，引（yǐn）入缺陷被證（zhèng）明是提高純g-C3N4活性的一種可靠方法。缺陷g-C3N4的研究是近年來光催化領域的一個熱點。缺陷（xiàn）可以在光（guāng）催化劑本體或表麵引入。其中，表麵空位作為缺（quē）陷之一可以捕（bǔ）獲電子，促進光生電子在界麵上的轉移。

同時（shí），這些表麵原子逸出後的位點也可以作為反應（yīng）位點，大（dà）大增強（qiáng）了對目標物的吸收（shōu），拓寬（kuān）了光響應範圍（wéi）。例如，張（zhāng）教授的研究團隊製備了表麵具（jù）有豐富碳缺陷的超薄氮（dàn）化碳，該材（cái）料可以實現強吸（xī）附和激活二氮分子。碳缺陷加速了（le）體與表麵的光生電荷分離，從（cóng）而在可見光照射下（xià）表現出更高的光催化固氮活性。此（cǐ）外，空位還會影響目標汙染（rǎn）物（wù）的吸附性能，從而影（yǐng）響目標汙染物的配（pèi）位結構和電子態。更（gèng）重要的是（shì），空位的位置、結構和濃度（dù）是影響光催（cuī）化性能（néng）的重（chóng）要因素。

在g-C3N4中引入空位的方法有很多，如在還原氣氛中焙（bèi）燒（shāo）、形態控製和構建（jiàn）異質結。但這些方法都存在經濟成本高、流（liú）程複雜等固有缺點。因此，製定一個簡單的辦法來建造空缺是一項重要的挑戰。

在（zài）本工作中，通過不同濃度的NaBH4溶液對g-C3N4進行表麵處理，引入碳（tàn）空位，提高可見光驅動的光催化還原性能（néng）。采用（yòng）多種表征方法對處（chù）理後的光催（cuī）化劑的晶體性（xìng）質、微觀形貌和（hé）表麵狀態進（jìn）行了研究和分析。通過光譜測量和理論計算，探討（tǎo）了（le）碳空位對g-C3N4光學性質的影響。用可見光驅動誘導水裂解法對樣品的光催化效率進行了評價，並進行了（le）產氫和Cr(VI)還（hái）原實驗。以3NBCN為代（dài）表製備的（de）光催化劑（jì），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。結果表明（míng），碳空位能顯（xiǎn）著促進光生載流子的分離（lí）和遷移，擴大整體光吸收和利用，從而提高光催化（huà）性能。最後，基於所有測試結果，探討了光催化性（xìng）能增強的機理。這項工作開發了（le）一個（gè）實用的策略，以（yǐ）提高g-C3N4的光催化性能。