内建电场与偶极场协同增强SnNb2O6/富氮C3N5 S型异质结光催化性能

刘倩倩 杜兴 李宛飞 戴维林 刘波

引用本文: 刘倩倩, 杜兴, 李宛飞, 戴维林, 刘波. 内建电场与偶极场协同增强SnNb2O6/富氮C3N5 S型异质结光催化性能[J]. 物理化学学报, 2024, 40(10): 231101. doi: 10.3866/PKU.WHXB202311016 shu
Citation:  Qianqian Liu, Xing Du, Wanfei Li, Wei-Lin Dai, Bo Liu. Synergistic Effects of Internal Electric and Dipole Fields in SnNb2O6/Nitrogen-Enriched C3N5 S-Scheme Heterojunction for Boosting Photocatalytic Performance[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2024, 40(10): 231101. doi: 10.3866/PKU.WHXB202311016 shu

内建电场与偶极场协同增强SnNb2O6/富氮C3N5 S型异质结光催化性能

    通讯作者: 刘倩倩, liuqianqian@usts.edu.cn; 戴维林, wldai@fudan.edu.cn; 刘波, liubo@mail.usts.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金项目 22002102

    国家自然科学基金项目 61904118

    国家自然科学基金项目 62205231

    江苏省研究生科研与实践创新项目 SJCX22_1555

    江苏省环境功能材料重点实验室 

摘要: 定向电荷转移是调控光生载流子分离动力学的一种极具吸引力的策略。本文通过在SnNb2O6纳米片上原位生长C3N5纳米棒,设计一种具有强内建电场(IEF)和偶极场(DF)的新型2D/1D SnNb2O6/富氮C3N5 S型异质结。通过构筑S型异质结,在界面处产生IEF,促进电荷从SnNb2O6向C3N5的定向迁移。与此同时,C3N5中的DF提供一种驱动力,将光生电子定向转移至活性位点。通过IEF和DF的协同效应,SnNb2O6/C3N5异质结实现了快速的定向电子转移,从而显著提高了电荷分离效率。研究结果表明,SnNb2O6/C3N5异质结的最佳产氢速率高达1090.0 μmol∙g−1·h−1 (反应过程中持续释放H2气泡),分别是SnNb2O6和C3N5的38.8和10.7倍。此外,SnNb2O6/C3N5异质结在去除罗丹明B、四环素和Cr(Ⅵ)方面也表现出优异的光催化性能。通过电子顺磁共振(EPR)、时间分辨光致发光光谱(TPRL)和密度泛函理论(DFT)计算,本文系统探讨了SnNb2O6/C3N5异质结的定向电荷转移机制。这项研究为开发高效异质结光催化剂提供了一种可行的方法。

English

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  • 发布日期:  2024-10-15
  • 收稿日期:  2023-11-10
  • 接受日期:  2023-12-18
  • 修回日期:  2023-12-15
  • 网络出版日期:  2024-01-02
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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