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丁克俭团队-二维纳米材料在能源与环境光催化上的应用研究


在分子尺度对石墨相氮化碳进行掺杂改性,可以在保持其原晶体与电子结构的基础上,还能克服原子级掺杂对于改性程度的限制。本课题组分别以均三苯酚和三氯苯酚为共聚单体,合成了苯环替代掺杂的石墨相氮化碳材料,在分子尺度实现了对于氮化碳环整体替代型的掺杂。(J. Mater. Chem. A, 2017, 5, 17199Solar RRL, 2018, 2, 201800058.)实验和理论计算结果表明,由于苯环的替代掺杂,石墨相氮化碳在保持其既有晶体结构的基础上,能带和电子结构得到了极大优化,这使得改性材料具有了更佳的光吸收性质与载流子分离效率。在光解水制氢的应用中,表现出3倍和21倍于纯相材料的产氢效率。该思路为碳氮平面共轭结构材料的合成方法拓宽了方向,也在氮化碳与有机共价骨架材料之间的连接了桥梁。其次,通过引入环烷烃共聚单体和控制热刻蚀,首次在石墨相氮化碳材料中实现(石墨相全碳环)梯度掺杂,催化剂性能进一步大幅提高,该方案提出针对于碳-氮系二维材料的一种高效改善电荷分离的思路。(Adv. Mater., 2018, 30, 201705060.


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分子尺度苯环掺杂改性石墨相氮化碳应用于高效光催化制氢


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石墨相全碳环梯度掺杂改性石墨相氮化碳