噻吩环掺杂氮化碳纳米片的制备及光催化性能

作者：李雪; 徐红赟; 王乙舒; 宋艳华; 崔言娟^*

来源：无机化学学报, 2022, 38(04): 654-664.

• 氮化碳纳米片
• 掺杂
• 光催化
• 制H2
• 制H2O2

二次热剥离是合成二维氮化碳纳米片(CNN)的有效方法，进一步拓宽其可见光响应并优化光电转化效率是提升CNN光催化性能的有效策略。本工作采用原位聚合分子掺杂和二次热剥离相结合的方法，以2-氨基噻吩-3-甲腈为分子掺杂源，将噻吩环原位掺杂引入并稳定存在于CNN共轭杂环，制备了噻吩环掺杂的氮化碳纳米片光催化剂(CNN-Thx)。经过二次热剥离后，产物保持二维杂化共轭聚合结构且噻吩环依然稳定掺杂于CNN共轭杂环。噻吩环掺杂引起π共轭体系进一步扩展，降低了产物禁带宽度，拓宽了可见光吸收范围，增强了光电转换效率；同时，二次热剥离协同噻吩掺杂引起更显著的n-π*跃迁，大幅提升了催化剂的光催化活性。在可见光照下对催化剂进行光解水制H2及活化O2制H2O2的性能测试。结果表明，CNN-Thx具有显著增强的光催化还原性能，其中，CNN-Th10的产氢活性达到322.8μmol·h-1,4 h后生成H2O2浓度达到223.1μmol·L-1，分别是CNN的3.6和22.3倍。

• 单位
  江苏科技大学; 环境与化学工程学院