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孫紅旗/王帥軍/趙朝成Appl. Catal. B.: 氮缺陷/硼摻雜劑設計的管狀氮化碳用于四環素鹽酸鹽光降解和HER

太陽能驅動的半導體光催化因其綠色和可持續的特性而在光催化降解和水分解領域引起了廣泛關注。這項技術的可行性和成功的關鍵在很大程度上取決于低成本、堅固、環境友好和高效的半導體材料的設計。而聚合氮化碳(g-C₃N₄)由于其有限的光吸收和緩慢的電荷轉移而在光催化環境修復和能量轉換中表現出中等的催化活性。

基于此，埃迪斯科文大學孫紅旗、江蘇大學王帥軍和中國石油大學(華東)趙朝成等通過自超分子反應和NaBH₄熱還原方法組裝了具有氮缺陷/硼摻雜劑的新型管狀氮化碳(D-TCN₄₅₀)。

結果表明，引入氮缺陷/硼摻雜劑可以有效地促進光捕獲、電荷分離和價帶降移。氮缺陷/硼摻雜劑和管狀結構的協同作用可以有效地促進光捕獲并加速電荷轉移。

密度泛函理論和電子自旋共振結果進一步證明氰基（氮缺陷）融合到D-TCN₄₅₀的框架中可以促進氧吸附形成超氧自由基。猝滅實驗證明空穴是光降解的主要活性物質。

因此，與原始g-C₃N₄相比，D-TCN₄₅₀表現出顯著改善的四環素鹽酸鹽的光催化析氫和光降解性能，效率分別提高了4倍和9倍。這種綜合工程策略可能為合理設計用于可持續修復和能源創新的新型光催化劑提供獨特的范例。

Nitrogen Defects/Boron Dopants Engineered Tubular Carbon Nitride for Efficient Tetracycline Hydrochloride Photodegradation and Hydrogen Evolution. Applied Catalysis B: Environmental, 2021. DOI:10.1016/j.apcatb.2021.120932

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