葉金花AFM：可逆剝離重組的碳氮聚合物應用于高效光催化

金也 4年前 (2019-06-26) 3983瀏覽

葉金花AFM：可逆剝離重組的碳氮聚合物應用于高效光催化

【引言】

? 高效的光催化系統對于實現環境治理和利用太陽能緩解能源短缺具有重要的前景和吸引力。目前研究的光催化材料往往只能在一種體系下實現高效光催化。開發適應不同條件下的光催化材料以充分利用太陽能，這仍然是一個巨大的挑戰。碳氮聚合由于具有較高的可調性和相容性，使其有可能成為首個能適應不同光催化環境的材料。

【成果簡介】

近日，葉金花教授在Adv. Funct. Mater.上發表了一篇名為“Targeted Exfoliation and Reassembly of Polymeric Carbon Nitride for Efficient Photocatalysis” 的文章。本研究提出了一種簡便、綠色、可逆的剝離-重組策略來改變聚合物氮化碳的特性，使其適應不同的光催化環境，從而實現了高效光催化。

【圖文簡介】

圖1 淺表面堿化聚合物氮化碳(CNK-OH)可逆玻璃重組過程示意圖

圖2 CNK納米片和重組后的CNK的表面形貌表征

  1. a) 塊體CNK的TEM圖；
  2. b) 塊體CNK的AFM圖；
  3. c) 塊體CNK的厚度統計分布圖；
  4. d) CNK納米片TEM圖；
  5. e) CNK納米片AFM圖；
  6. f) CNK納米片的厚度統計分布圖；
  7. g) 重組后CNK的TEM圖；
  8. h) 重組后CNK的AFM圖；
  9. i) 重組后CNK的厚度統計分布圖。

圖3可逆剝落-再組裝過程的證據

  1. a) CNK剝離重組過程樣品的紅外光譜；
  2. b) CNK剝離重組過程樣品的O1s譜；
  3. c) 結構隨酸和堿的循環加入而發生的周期性變化；
  4. d) 酸和堿處理樣品的吸收光譜；
  5. e) 可逆剝離-再組裝過程圖，包括OH基團和偏厚度可逆性。

圖4 CNK樣品的光催化活性

  1. a) 樣品的光氧化性能；
  2. b) 丙酮和二氧化碳在光照下的演化曲線；
  3. c) 采用連續酸、堿循環處理樣品的光氧化性能；
  4. d) 產氫速率。

【小結】

研究者開發了一種簡單、可控的策略，通過切換層間種類來控制聚合物碳氮化合物的剝離-再組裝狀態。該研究具有以下三個優勢：1. 在溫和溶液中，超薄納米薄片的產率高達48%；2. 通過切換剝離-再組裝碳氮聚合物狀態，具有很高的可逆性；3. 具有可調性能的剝離重組碳氮化合物可用于光催化降解異丙醇和產氫，在≈420 nm時，IPA降解和產氫效率分別為27%和46%。

文獻鏈接：Targeted Exfoliation and Reassembly of Polymeric Carbon Nitride for Efficient Photocatalysis，Adv. Funct. Mater.,2019,DOI: 10.1002/adfm.201901024.

本文由金也編譯供稿。

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