Advanced Functional Materials:一种新型聚氮化碳-C3N3的大规模合成

氮化碳聚合物(PCN)是一类骨架由氮和碳元素组成的共轭聚合物材料。它在光电器件、催化、能源存储与转化、环保等方面具有广阔的应用前景,是近年的热点材料。然而,目前绝大多数研究都局限在对国外首先发明的C3N4的改性和应用研究上。发展新型结构的PCN,不仅可以从源头上建立中国的自主知识产权,还可能和石墨烯一样,将为各种新型物理及化学性质的研究提供基础平台。

湖北大学黎明教授课题组以廉价的三聚氯氰为原料,在非真空无溶剂条件下,在铜片上合成了C3N3这种C3N3材料具有良好的光电催化水裂解产氢性能,当电流密度为10 mA cm-2时,C3N3黑暗条件下过电位为306 mV vs RHE,加入光照后,过电位降低至256 mV vs RHE。光照条件下,在0 V vs RHE,电流密度为2.3 mA cm-2。这强于大多数无贵金属催化剂。这项突破性的工作不仅丰富了PCN家族,而且还为利用Ullmann聚合反应合成其它类似的C-C键型二维共轭聚合物打开了大门。和石墨烯及C3N4一样,该C3N3在光电子、能源、环保等各个领域可能具有广泛的应用前景。相关论文发表于Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.202001502)上,并被选为Hot Topic。论文第一作者为冯家鑫,通讯作者为黎明。