注册 English

发展二元熔盐体系用于聚七嗪亚胺薄膜光阳极的制备与水氧化性能研究

苏加鑫 ,  张佳琪 ,  柴姝名 ,  王衍坤 ,  汪思波 ,  方元行

downloadPDF
引用本文: 苏加鑫, 张佳琪, 柴姝名, 王衍坤, 汪思波, 方元行. 发展二元熔盐体系用于聚七嗪亚胺薄膜光阳极的制备与水氧化性能研究[J]. 物理化学学报, 2024, 40(12): 240801. doi: 10.3866/PKU.WHXB202408012 shu
Citation:  Jiaxin Su, Jiaqi Zhang, Shuming Chai, Yankun Wang, Sibo Wang, Yuanxing Fang. Optimizing Poly(heptazine imide) Photoanodes Using Binary Molten Salt Synthesis for Water Oxidation Reaction[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2024, 40(12): 240801. doi: 10.3866/PKU.WHXB202408012 shu

发展二元熔盐体系用于聚七嗪亚胺薄膜光阳极的制备与水氧化性能研究

  • 1.

    福州大学能源与环境光催化国家重点实验室, 福州 350116

  • 2.

    福州大学中英光催化清洁能源与先进化学品及材料国际联合实验室, 福州 350108

    • 通讯作者: 汪思波, sibowang@fzu.edu.cn; 方元行, yxfang@fzu.edu.cn
  • 基金项目:

    国家重点研发计划 2022YFE0114800

    国家重点研发计划 2021YFA1502100

    国家自然科学基金 22075047

    国家自然科学基金 22032002

    国家自然科学基金 U1905214

    国家自然科学基金 21961142019

    111计划 D16008

摘要: 开发用于水氧化反应的聚合物薄膜光阳极引起了学术界的关注，其中碳化氮类半导体材料因其卓越的性能而尤为瞩目。本研究聚焦于一种高结晶度的氮化碳材料制备与调控，即聚七嗪亚胺薄膜光阳极，发展了二元熔盐体系用于开展聚七嗪亚胺薄膜光阳极的制备及其水氧化性能研究。优化后的电极能够在相对于可逆氢电极的1.23 V的偏置电压下，在模拟太阳光照射下，其最佳光电流密度达到了365 μA·cm−2，约为无定形PCN光阳极的18倍。双熔岩体系中，NH4SCN保证了SnS2种子层的生长，而K2CO3增强了氮化碳薄膜的结晶性。原位电化学分析表明，这种盐的组合提高了光激发电荷转移效率，并将SnS2层的厚度限制在一定范围内，使得电极电阻较小。这项研究阐明了盐在合成聚七嗪亚胺光阳极中的作用，并为设计基于高结晶碳化氮的功能性薄膜提供了研究基础。

English

    1. [1]

      Fang, Y.; Hou, Y.; Fu, X.; Wang, X. Chem. Rev. 2022, 122, 4204. doi: 10.1021/acs.chemrev.1c00686

    2. [2]

      宋千伟, 何观朝, 费慧龙. 物理化学学报, 2023, 39, 2212038. doi: 10.3866/PKU.WHXB202212038Song, Q.; He, G.; Fei, H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2023, 39, 2212038. doi: 10.3866/PKU.WHXB202212038

    3. [3]

      吴新鹤, 陈郭强, 王娟, 李金懋, 王国宏. 物理化学学报, 2023, 39, 2212016. doi: 10.3866/PKU.WHXB202212016Wu, X.; Chen, G.; Wang, J.; Li, J.; Wang, G. Acta Phys. -Chim. Sin. 2023, 39, 2212016. doi: 10.3866/PKU.WHXB202212016

    4. [4]

      韩高伟, 徐飞燕, 程蓓, 李佑稷, 余家国, 张留洋. 物理化学学报, 2022, 38, 2112037. doi: 10.3866/PKU.WHXB202112037Han, G.; Xu, F.; Cheng, B.; Li, Y.; Yu, J.; Zhang, L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2022, 38, 2112037. doi: 10.3866/PKU.WHXB202112037

    5. [5]

      Jiang, Z.; Cheng, B.; Zhang, Y.; Wageh, S.; Al-Ghamdi, A. A.; Yu, J.; Wang, L. J. Mater. Sci. Techol. 2022, 124, 193. doi: 10.1016/j.jmst.2022.01.029

    6. [6]

      Cheng, C.; Zhang, J.; Zhu, B.; Liang, G.; Zhang, L.; Yu, J. Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202218688. doi: 10.1002/anie.202218688

    7. [7]

      Wang, X.; Maeda, K.; Thomas, A.; Takanabe, K.; Xin, G.; Carlsson, J. M.; Domen, K.; Antonietti, M. Nat. Mater. 2009, 8, 76. doi: 10.1038/nmat2317

    8. [8]

      王亦清, 沈少华. 物理化学学报, 2020, 36, 1905080. doi: 10.3866/PKU.WHXB201905080Wang, Y.; Shen, S. Acta Phys. -Chim. Sin. 2020, 36, 1905080. doi: 10.3866/PKU.WHXB201905080

    9. [9]

      Zheng, D.; Yang, L.; Chen, W.; Fang, Y.; Wang, X. ChemSusChem. 2021, 14, 3821. doi: 10.1002/cssc.202101346

    10. [10]

      Yu, H.; Shi, R.; Zhao, Y.; Waterhouse, G. I. N.; Wu, L.; Tung, C.; Zhang, T. Adv. Mater. 2016, 28, 9454. doi: 10.1002/adma.201602581

    11. [11]

      Bornoz, P.; Prévot, M. S.; Yu, X.; Guijarro, N.; Sivula, K. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 15338. doi: 10.1021/jacs.5b05724

    12. [12]

      Sprick, R. S.; Chen, Z.; Cowan, A. J.; Bai, Y.; Aitchison, C. M.; Fang, Y.; Zwijnenburg, M. A.; Cooper, A. I.; Wang, X. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 18695. doi: 10.1002/anie.202008000

    13. [13]

      Lan, Z.; Fang, Y.; Zhang, Y.; Wang, X. Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 470. doi: 10.1002/anie.201711155

    14. [14]

      Chai, S.; Zhao, S.; Su, J.; Zhang, J.; Chen, X.; Sprick, R. S.; Fang, Y. Chem. Sci. 2024, doi: 10.1039/D4SC03512G

    15. [15]

      Chai, S.; Chen, X.; Zhang, X.; Fang, Y.; Sprick, R. S.; Chen, X. Environ. Sci. : Nano 2022, 9, 2464. doi: 10.1039/D2EN00135G

    16. [16]

      Li, G.; Fu, P.; Yue, Q.; Ma, F.; Zhao, X.; Dong, S.; Han, X.; Zhou, Y.; Wang, J. Chem Catal. 2022, 2, 1734. doi: 10.1016/j.checat.2022.05.002

    17. [17]

      Zheng, Y.; Chen, Y.; Gao, B.; Lin, B.; Wang, X. Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 2002021. doi: 10.1002/adfm.202002021

    18. [18]

      Wang, L.; Wan, Y.; Ding, Y.; Wu, S.; Zhang, Y.; Zhang, X.; Zhang, G.; Xiong, Y.; Wu, X.; Yang, J.; et al. Adv. Mater. 2017, 29, 1702428. doi: 10.1002/adma.201702428

    19. [19]

      王中辽, 汪静, 张金锋, 代凯. 物理化学学报, 2023, 39, 2209037. doi: 10.3866/PKU.WHXB202209037Wang, Z.; Wang, J.; Zhang, J.; Dai, K. Acta Phys. -Chim. Sin. 2023, 39, 2209037. doi: 10.3866/PKU.WHXB202209037

    20. [20]

      Adler, C.; Selim, S.; Krivtsov, I.; Li, C.; Mitoraj, D.; Dietzek, B.; Durrant, J. R.; Beranek, R. Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2105369. doi: 10.1002/adfm.202105369

    21. [21]

      Fang, Y.; Li, X.; Wang, X. ACS Catal. 2018, 8, 8774. doi: 10.1021/acscatal.8b02549

    22. [22]

      Li, X.; Wang, J.; Xia, J.; Fang, Y.; Hou, Y.; Fu, X.; Shalom, M.; Wang, X. ChemSusChem 2022, 15, e202200330. doi: 10.1002/cssc.202200330

    23. [23]

      Lan, Z.; Zhang, G.; Wang, X. Appl. Catal. B 2016, 192, 116. doi: 10.1016/j.apcatb.2016.03.062

    24. [24]

      Li, X.; Wang, J.; Fang, Y.; Zhang, H.; Fu, X.; Wang, X. Acc. Mater. Res. 2021, 2, 933. doi: 10.1021/accountsmr.1c00148

    25. [25]

      Jiang, Y.; Cao, C.; Tan, Y.; Chen, Q.; Zeng, L.; Yang, W.; Sun, Z.; Huang, L. J. Mater. Sci. Techol. 2023, 141, 32. doi: 10.1016/j.jmst.2022.09.024

    26. [26]

      Peng, G.; Xing, L.; Barrio, J.; Volokh, M.; Shalom, M. Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 1186. doi: 10.1002/anie.201711669

    27. [27]

      Luo, M.; Jiang, G.; Yu, M.; Yan, Y.; Qin, Z.; Li, Y.; Zhang, Q. J. Mater. Sci. Techol. 2023, 161, 220. doi: 10.1016/j.jmst.2023.03.038

    28. [28]

      Adler, C.; Krivtsov, I.; Mitoraj, D.; dos Santos-Gómez, L.; García-Granda, S.; Neumann, C.; Kund, J.; Kranz, C.; Mizaikoff, B.; Turchanin, A.; et al. ChemSusChem 2021, 14, 2170. doi: 10.1002/cssc.202100313

    29. [29]

      Li, X.; Chen, X.; Fang, Y.; Lin, W.; Hou, Y.; Anpo, M.; Fu, X.; Wang, X. Chem. Sci. 2022, 13, 7541. doi: 10.1039/D2SC02043B

    30. [30]

      Zhu, J.; Zhang, G.; Xu, Y.; Huang, W.; He, C.; Zhang, P.; Mi, H. Inorg. Chem. Front. 2022, 9, 4320. doi: 10.1039/D2QI00715K

    31. [31]

      Burmeister, D.; Müller, J.; Plaickner, J.; Kochovski, Z.; List-Kratochvil, E. J. W.; Bojdys, M. J. Chem. Eur. J. 2022, 28, e202200705. doi: 10.1002/chem.202200705

    32. [32]

      Resasco, J.; Zhang, H.; Kornienko, N.; Becknell, N.; Lee, H.; Guo, J.; Briseno, A. L.; Yang, P. ACS Central Sci. 2016, 2, 80. doi: 10.1021/acscentsci.5b00402

    33. [33]

      Bera, S.; Lee, S. A.; Lee, W.-J.; Kim, J.-H.; Kim, C.; Kim, H. G.; Khan, H.; Jana, S.; Jang, H. W.; Kwon, S.-H. ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 14291. doi: 10.1021/acsami.1c00958

    34. [34]

      Markushyna, Y.; Teutloff, C.; Kurpil, B.; Cruz, D.; Lauermann, I.; Zhao, Y.; Antonietti, M.; Savateev, A. Appl. Catal. B. 2019, 248, 211. doi: 10.1016/j.apcatb.2019.02.016

    35. [35]

      Karjule, N.; Barrio, J.; Xing, L.; Volokh, M.; Shalom, M. Nano Lett. 2020, 20, 4618. doi: 10.1021/acs.nanolett.0c01484

    36. [36]

      Chang, M.; Pan, Z.; Zheng, D.; Wang, S.; Zhang, G.; Anpo, M.; Wang, X. ChemSusChem. 2023, 16, e202202255. doi: 10.1002/cssc.202202255

    37. [37]

      Zhou, M.; Zeng, L.; Li, R.; Yang, C.; Qin, X.; Ho, W.; Wang, X. Appl. Catal. B. 2022, 317, 121719. doi: 10.1016/j.apcatb.2022.121719

    38. [38]

      Pan, Z.; Zhao, M.; Zhuzhang, H.; Zhang, G.; Anpo, M.; Wang, X. ACS Catal. 2021, 11, 13463. doi: 10.1021/acscatal.1c03687

    39. [39]

      Zhang, G.; Li, G.; Lan, Z.; Lin, L.; Savateev, A.; Heil, T.; Zafeiratos, S.; Wang, X.; Antonietti, M. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 13445. doi: 10.1002/anie.201706870

    40. [40]

      Guo, F.; Hu, B.; Yang, C.; Zhang, J.; Hou, Y.; Wang, X. Adv. Mater. 2021, 33, 2101466. doi: 10.1002/adma.202101466

    41. [41]

      Zhang, J.; Liang, X.; Zhang, C.; Lin, L.; Xing, W.; Yu, Z.; Zhang, G.; Wang, X. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202210849. doi: 10.1002/anie.202210849

    42. [42]

      Wu, K.; Li, X.; Wang, W.; Huang, Y.; Jiang, Q.; Li, W.; Chen, Y.; Yang, Y.; Li, C. ACS Catal. 2022, 12, 8. doi: 10.1021/acscatal.1c03669

    43. [43]

      Tashakory, A.; Mondal, S.; Battula, V. R.; Mark, G.; Shmila, T.; Volokh, M.; Shalom, M. Small Struct. 2024, n/a, 2400123. doi: 10.1002/sstr.202400123

    44. [44]

      Tan, H.; Gu, X.; Kong, P.; Lian, Z.; Li, B.; Zheng, Z. Appl. Catal., B. 2019, 242, 67. doi: 10.1016/j.apcatb.2018.09.084

    45. [45]

      Li, K.; Jiang, Y.; Li, Y.; Wang, Z.; Liu, X.; Wang, P.; Xia, D.; Fan, R.; Lin, K.; Yang, Y. Int. J. Hydrog. Energy 2020, 45, 9683. doi: 10.1016/j.ijhydene.2020.01.200

    46. [46]

      Aragó, J.; Viruela, P. M.; Ortí, E.; Malavé Osuna, R.; Hernández, V.; López Navarrete, J. T.; Swartz, C. R.; Anthony, J. E. Theor. Chem. Acc. 2011, 128, 521. doi: 10.1007/s00214-010-0821-8

    47. [47]

      Li, X.; Xing, J.; Zhang, C.; Han, B.; Zhang, Y.; Wen, T.; Leng, R.; Jiang, Z.; Ai, Y.; Wang, X. ACS Sustain. Chem. Eng. 2018, 6, 10606. doi: 10.1021/acssuschemeng.8b01934

    48. [48]

      Wang, R.; Yang, P.; Wang, S.; Wang, X. J. Catal. 2021, 402, 166. doi: 10.1016/j.jcat.2021.08.025

    49. [49]

      Shanthi, P. M.; Hanumantha, P. J.; Ramalinga, K.; Gattu, B.; Datta, M. K.; Kumta, P. N. J. Electrochem. Soc. 2019, 166, A1827. doi: 10.1149/2.0251910jes

    50. [50]

      Shmila, T.; Mondal, S.; Barzilai, S.; Karjule, N.; Volokh, M.; Shalom, M. Small 2023, 19, 2303602. doi: 10.1002/smll.202303602

    51. [51]

      Pulignani, C.; Mesa, C. A.; Hillman, S. A. J.; Uekert, T.; Giménez, S.; Durrant, J. R.; Reisner, E. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202211587. doi: 10.1002/anie.202211587

    52. [52]

      Li, H.; Zhu, B.; Cheng, B.; Luo, G.; Xu, J.; Cao, S. J. Mater. Sci. Techol. 2023, 161, 192. doi: 10.1016/j.jmst.2023.03.039

    53. [53]

      Asrami, M. R.; Jourshabani, M.; Park, M. H.; Shin, D.; Lee, B. K. J. Mater. Sci. Techol. 2023, 159, 99. doi: 10.1016/j.jmst.2023.02.049

    54. [54]

      Bian, Y.; He, H.; Dawson, G.; Zhang, J.; Dai, K. Sci. China Mater. 2024, 67, 514. doi: 10.1007/s40843-023-2725-y

    55. [55]

      Bhowmik, T.; Kundu, M. K.; Barman, S. ACS Appl. Energy Mater. 2018, 1, 1200. doi: 10.1021/acsaem.7b00305

    56. [56]

      Mansor, N.; Jorge, A. B.; Corà, F.; Gibbs, C.; Jervis, R.; McMillan, P. F.; Wang, X.; Brett, D. J. L. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 6831. doi: 10.1021/jp412501j

    57. [57]

      Ruan, Q.; Miao, T.; Wang, H.; Tang, J. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 2795. doi: 10.1021/jacs.9b10476

    58. [58]

      Zhang, J.; Yang, G.; He, B.; Cheng, B.; Li, Y.; Liang, G.; Wang, L. Chin. J. Catal. 2022, 43, 2530. doi: 10.1016/S1872-2067(22)64108-1

    59. [59]

      Saraswathi, A.; Shobanadevi, N.; Muthupriya, M.; Yusuf, M. B. M.; Sheeba, T. A. J. Electron. Mater. 2024, 53, 3384. doi: 10.1007/s11664-024-11056-2

    60. [60]

      Yang, T.; Wang, J.; Wang, Z.; Zhang, J.; Dai, K. Chin. J. Catal. 2024, 58, 157. doi: 10.1016/S1872-2067(23)64607-8

  • 加载中
WeChat 扫一扫看文章
计量
  • PDF下载量:  5
  • 文章访问数:  1116
  • HTML全文浏览量:  109
文章相关
  • 发布日期:  2024-12-15
  • 收稿日期:  2024-08-20
  • 接受日期:  2024-09-19
  • 修回日期:  2024-09-19
  • 网络出版日期:  2024-10-17
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

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章

All Rights Reserved by the Chinese Chemical Society   中国化学会 版权所有 京ICP备05002797号

本系统由北京仁和汇智信息技术有限公司开发    技术支持: info@rhhz.net