可见光|有缺陷的 g-C3N4/共价有机骨架范德华异质结实现高效 S 型 CO2 光还原( 五 ) 二氧化碳|x光|电化学

图 6. (a) 能带结构 g-C3N4 (NH) 和 Tp-Tta COF 。 (b) DMPO-?O2- 在 Tp-Tta COF、g-C3N4 (NH) 和 g-C3N4 (NH)/COF 的水分散体中在辐照下的 EPR 光谱。 (c) Tp-Tta COF 和 g-C3N4 (NH) 之间的相对能带能量位置和 S 型电荷转移机制的示意图。
因此，结合能带结构和电荷转移分析，建立并说明了图 6c 中的机制。 DFT 计算表明 g-C3N4 (NH) 的费米能级高于 Tp-Tta COF 。因此，在接触时，电子将倾向于自发地从 g-C3N4 (NH) 迁移到 Tp-Tta COF ，直到费米能级达到平衡，这与 XPS 结果一致。电荷重排过程将导致带边弯曲，并在 g-C3N4 (NH) 和 Tp-Tta COF 的界面处建立内置电场。在可见光照射下， Tp-Tta COF 和 g-C3N4 (NH) 都会被激发产生电子和空穴。在内置电场的作用下， Tp-Tta COF CB 中的电子容易与g-C3N4 (NH) VB 上的空穴复合，从而电子遵循S 型路径转移。 2D g-C3N4 (NH) 和 Tp-Tta COF 之间的强相互作用有利于电荷转移和能级重排，这已由 Mott-Schottky (M-S) 图证明。如图 s13 所示， g-C3N4 (NH) 和 Tp-Tta COF 的曲线均呈现正斜率，表明它们的 n 型特征和 g-C3N4 (NH)/COF 的斜率低于 g- C3N4 (NH) 和 COF 表明 vdW 异质结构中增加的电荷载流子浓度。此外，有缺陷的 g-C3N4 和 Tp-Tta COF (0.60) 之间的费米能级差距比原始 g-C3N4 和 Tp-Tta COF (0.37) 更大，将保证 g-C3N4 (NH )/COF 。此外，由于其窄带隙，氮空位的引入可以改善光吸收。因此，更多的光生电荷载流子将参与光还原反应。所有这些都说明了光催化 CO2 转化为 CO 的性能比 g-C3N4 (NH)/COF 显着提高。
4 。结论
总之，构建了一种设计良好的具有紧密接触界面的 g-C3N4 (NH)/COF vdW 异质结构，用于光催化 CO2 还原反应。异质结的优化光催化 CO 析出速率分别比 g-C3N4 和 g-C3N4/COF 高 45 倍和 15 倍。更重要的是， π-π 堆积相互作用导致反应过程中氮空位的稳定。因此， g-C3N4 (NH)/COF 在光催化还原 CO2 为 CO 方面表现出优异的选择性和稳定性。实验和理论结果表明，优越的 CO2 捕获、活化和电荷传递功能都集成在 S 方案系统中。这项工作提供了一种简单的溶剂蒸发诱导自组装策略，以大大提高电荷载流子的利用率和光催化性能。
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