1.文章信息

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（yì）質結以增強光催（cuī）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（fèn）區（qū）信息：     JCR分區（Q1）,中科院2區         

涉及研究（jiū）方向：  材料科學  

4. 作者信息：第一（yī）作者是  四川輕化工大學，許正東 。通訊作者為 四川輕化工大學鍾俊波教授和李敏嬌教授。

5.光反應儀型號：CEL-PEAM-D6;氣相色譜型號：GC7920

文章簡介：

人們普遍認為采用環境兼容和可再生能源轉（zhuǎn）換的方案是長期可持（chí）續發展的最佳選擇。在緩解能源危機的眾多能源中，氫能因其存儲、運輸（shū）方便（biàn）、能量密度高等諸多優勢而被人（rén）們普遍接受。目前，大多數製（zhì）氫技術仍依賴於化石能源消耗。因此，如何加速製氫方案轉（zhuǎn）型的挑（tiāo）戰具有非（fēi）凡的（de）意義。利用太陽（yáng）能光催化裂解水產（chǎn）生氫氣是（shì）最理想的方法之一，因為太陽能是取之不盡、無汙染（rǎn）的。光催化（huà）法製（zhì）備氫氣的純（chún）度（dù）高，可直接利用。此外，光催化技術也被廣泛應用於環境汙染（rǎn）物（wù）的清除，如降解微生物難以解毒的有機染（rǎn）料、有機氟化物和抗生素，以及重金（jīn）屬的解毒（dú）。然而，光催（cuī）化技術的核心是光催化劑，因此設計一（yī）種高效穩定的光催化劑來減少生態破（pò）壞是必不可少的（de）。

為了實現這一目標，研究人員探索了大量（liàng）的（de）光催化劑，並對其在實際（jì）應用中的可行性進行了研究和驗證（zhèng）。在（zài）所有的光（guāng）催（cuī）化劑（jì）中，g-C3N4因其獨特（tè）的石墨狀二維層狀（zhuàng）結構而引起了研究人員的（de）最大興趣。根（gēn）據最近的報道，g-C3N4中的C和N原子是通過共價鍵結合的，類似（sì）於苯環的六邊形蜂窩結構。環（huán）與N原子相連（lián），通過氫鍵層層疊加形成塊狀結構，使g-C3N4具有穩定的物理（lǐ）化學性質（zhì）。同時，g-C3N4成本低（dī）、製備工藝簡（jiǎn）單、無毒、帶隙合適等諸多優點，使g-C3N4成為太陽能光催化技術發展（zhǎn）中很有前途的材料。而g-C3N4作為單一光催化劑，由於比表麵積小，光誘（yòu）導載體分離轉移（yí）緩慢，光催化活性較（jiào）低。

因此（cǐ），為了（le）滿足實際應用，探索和嚐試了多種方法來進一（yī）步改善g-C3N4的光催化性能（néng），其中主要（yào）方法（fǎ）包括原子摻雜、貴金屬沉積、形態調控和缺陷構造。其中，引入缺陷被證明是提高純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（huà）領域的一個熱點。缺陷可以（yǐ）在（zài）光催化劑本（běn）體或表麵引入。其中，表（biǎo）麵空位作為缺陷之一可以（yǐ）捕獲電（diàn）子，促進光生電子在界麵上的轉移。

同時，這些表麵原子（zǐ）逸出後的位點也可（kě）以作為反應位點，大大增（zēng）強了對目標物的吸（xī）收，拓寬了光響應範圍。例如，張教授的研（yán）究團隊製（zhì）備了表麵具有豐（fēng）富碳缺陷的超薄氮化碳，該材料可以實現強吸附（fù）和（hé）激活二氮分子。碳缺陷（xiàn）加速了體與表麵的光生電荷分離，從而在可見光照射下（xià）表現出更高的光催化固（gù）氮活性。此外（wài），空位還會影響目標汙染物的吸附性（xìng）能，從而影響目標（biāo）汙染物的配位結構和電子態。更（gèng）重要的是，空位的（de）位置、結構和濃度是影（yǐng）響光催化性能的重要因素。

在g-C3N4中引入空位的方法（fǎ）有很多，如在還原氣氛中焙燒、形態控製和構建異（yì）質（zhì）結（jié）。但這些方法都存在經濟成本（běn）高、流程複雜等固（gù）有缺點。因此，製定一個簡單的辦法來建造（zào）空缺是一項重要的挑戰。

在本工作中，通（tōng）過不同濃（nóng）度的NaBH4溶液對g-C3N4進行表麵處理，引入碳空位，提高可見光驅動的光催化還原（yuán）性（xìng）能。采用多種表（biǎo）征方法對處理後的光催化劑（jì）的晶體性質、微觀形貌和表麵狀態進行了研究和分（fèn）析。通過光譜測量和理論計算，探討了碳空位對g-C3N4光學性質（zhì）的影響。用可見光驅動誘導水裂解法對樣（yàng）品的光催（cuī）化（huà）效率進行了評（píng）價，並進行了產氫和Cr(VI)還原實驗。以3NBCN為代表製備的光催化劑，通過4次光催化產（chǎn）氫循環實驗，探討了NaBH4處理後g-C3N4的穩定性。結（jié）果表明，碳空位能顯著促進光（guāng）生載流子的（de）分離和遷移，擴大整體光吸收和利用，從而提高光催化性能。最後，基於所有測試結果，探討了光催化性能增強的機理（lǐ）。這（zhè）項工作開發了一個實用的策略，以提高g-C3N4的光催化性能。