氨氛围热处理g-C3N4控制N空位浓度提高光催化制氢性能

作者：黄娟娟; 杜建梅; 杜海威^*; 徐更生; 袁玉鹏^*

来源：Acta Physico - Chimica Sinica, 2020, 36(07): 75-82.

• 半导体
• 氮化碳
• 水分解
• 氨气
• N空位

热处理氧化石墨相氮化碳(g-C3N4)材料产生氮缺陷、提升其光催化制氢性能的研究备受关注,但其N空位浓度高且不可控、一定程度破坏g-C3N4晶体结构,降低g-C3N4的结晶度,导致光生电子-空穴对复合率高,致使其光催化制氢效率较低。基于上述问题,本研究以二氰二胺为前驱体制备了g-C3N4,与不同含量的尿素混合,在空气中加热快速热处理,通过X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段,对其物相组成、微观形貌、光学吸收等进行了表征,在可见光条件下对样品进行了光催化制氢性能测试,研究了尿素的加入对热处理后g-C3N4材料的N空位浓度、结晶度及光催化制氢性能的影响。研究表明,尿素的加入降低了N空位的浓度,且提升了其结晶度。在优化的尿素添加量下,g-C3N4的可见光光催化制氢速率为6.5μmol·h-1,是没有添加尿素处理的样品的3倍。该研究结果表明,利用尿素原位分解产生的NH3,可以抑制g-C3N4热处理过程中氮原子的氧化程度、实现调控N空位浓度,同时提高了结晶度,最终提升了其光催化制氢性能。

• 单位
  化学化工学院; 安徽大学