适量SnO2复合同时显著地促进了g-C3N4和Au纳米粒子的可见光生电荷空间分离

AEM-jingliqiang光催化产氢被认为是有望解决未来能源等问题的潜力巨大的可行技术之一,也是目前最具有挑战性的科学研究热点之一。近年来在众多被研究的光催化材料中,高分子基的石墨型氮化碳(g-C3N4)由于其廉价、稳定和窄带隙等备受关注。然而,其往往表现出不太理想的可见光催化性能,这主要归因于其带隙相对较宽、光生电荷较易复合。为此,研究人员往往采用具有等离子共振效应的金属纳米粒子等来进行复合改性g-C3N4,但是光催化性能改善的程度往往非常有限。事实上,这并没有从根本上解决可见光生电荷空间分离及保持光生电子具有足够能量引发还原反应而析氢的关键科学问题。最近,黑龙江大学井立强教授、付宏刚教授课题组针对此问题进行了深入而细致的研究,提出和发展了通过复合宽带隙半导体纳米氧化物如SnO2等来同时实现可见光激发的g-C3N4纳米片和具有等离子共振效应的Au纳米粒子适当能级水平电子的空间转移而促进分离的策略。并提供了热力学上所需要的电子诱发还原反应产氢的适合能量平台,结果显著地改善了g-C3N4在无助催化剂条件下的可见光催化析氢的性能。

该工作发表于Advanced Energy Materials(DOI: 10.1002/aenm.201601190)上。