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蘇大/南林AFM：超41.6倍！3D g-C3N4/CNT陣列助力高效的光電化學(xué)制氫氣

二維（2D）納米材料具有超薄的結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)、較大的比表面積和體積比的優(yōu)點，由此產(chǎn)生的豐富的活性中心和較高的電荷輸運能力，在光電化學(xué)應(yīng)用中非常有吸引力。

然而，由于光電極彎曲度高、表面活性中心少、傳質(zhì)效率低，普遍采用的無序堆積2D納米材料的應(yīng)用受到限制。

近日，受木材結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，蘇州大學(xué)江林教授和梁志強教授、南京林業(yè)大學(xué)金永燦教授（共同通訊作者）等人開發(fā)了一種垂直3D打印策略，通過使用木質(zhì)素作為高效光電化學(xué)析氫的粘合劑，快速構(gòu)建垂直排列和分層多孔石墨氮化碳/碳納米管（g-C₃N₄/CNT）陣列。

由于平面外定向多孔結(jié)構(gòu)中的定向電子傳輸和多重光散射，制備的g-C₃N₄/CNT陣列顯示出優(yōu)異的析氫性能，在-0.5 V vs RHE下，氫氣產(chǎn)率高達4.36 μmol cm^-2 h^-1，分別比傳統(tǒng)的厚g-C₃N₄/CNT和g-C₃N₄薄膜高12.7倍和41.6倍。

此外，這種3D打印結(jié)構(gòu)可以克服常用的具有粉末結(jié)構(gòu)的g-C₃N₄的團聚問題，并且顯示出理想的可回收性和穩(wěn)定性。

這種簡便且可擴展的垂直3D打印策略將為可持續(xù)生產(chǎn)清潔能源開辟一條新途徑，以高度提高2D納米材料的光電化學(xué)性能。

Wood-Inspired Binder Enabled Vertical 3D Printing of g-C₃N₄/CNT Arrays for Highly Efficient Photoelectrochemical Hydrogen Evolution. Adv. Funct. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adfm.202105045.

https://doi.org/10.1002/adfm.202105045.

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