构建共价三嗪框架/氮掺杂碳包覆氧化亚铜S型异质结促进光催化析氢
黄凯辉, 陈德俊, 张欣, 沈荣晨, 张鹏, 许第发, 李鑫
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202407020
开发用于制氢的高效光催化剂在可持续能源研究中至关重要。本研究设计并制备了一种具有S型异质结结构的共价三嗪框架(CTF)-Cu2O@NC复合材料,旨在提高光催化析氢的效率。由于氮掺杂碳(NC)层和S型异质结的协同效应,复合物的光吸收能力、电子-空穴分离效率和产氢活性显著增强。该系统的结构和光电化学表征表明,S型异质结不仅提高了光生载流子的分离效率,而且还保持了很强的氧化还原能力,从而进一步促进了光催化反应。此外,NC层可以同时减少Cu2O的光腐蚀并促进电子转移。实验结果表明,CTF-7% Cu2O@NC复合材料在可见光照射下表现出优异的制氢性能,达到15645 μmol∙g−1∙h−1,大大超过了纯CTF的光催化活性(2673 μmol∙g−1∙h−1)。这项研究为开发高效、创新的光催化材料提供了一种新方法,有力地支持了可持续氢能源的发展。
关键词: 光催化析氢, Cu2O@NC, 共价三嗪框架(CTF), S型异质结, 氮掺杂碳
共价有机框架中的组分工程用于定制光催化
邵毅宏, 沈荣晨, 王松, 李世杰, 张鹏, 李鑫
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100176
能源危机与环境恶化的危害日益严峻,亟需发展环境友好型可持续生产技术。将丰富的太阳能直接转化为化学能,被视为一种极具前景的绿色高效技术方案。在此过程中,光催化剂扮演着至关重要的角色。共价有机框架材料(COFs)作为一种通过共价键连接的多孔材料,凭借其高比表面积、优异的结晶性和可调控的结构,展现出卓越的光催化潜力。本综述深入探讨了组分调控对提升COFs光催化性能的作用机制,涵盖调控光吸收、增加活性位点、促进激子解离以及改善载流子分离,并对相关计算模拟与机理表征方法进行了详细论述。更为重要的是,系统总结了组分调控的核心策略,包括杂原子工程、金属单原子工程、离子工程、官能团工程、供体-受体(D-A)分子工程、侧链工程、多组分工程、同分异构工程、共轭桥工程、单分子结工程和层间工程。此外,本文还详细阐述了这些策略在光催化析氢(H2)、过氧化氢(H2O2)合成及二氧化碳(CO2)还原等领域的多样化改性策略与应用。最后,对COF基光催化技术当前面临的挑战及未来发展方向进行了前瞻性展望。
关键词: 共价有机框架, 组分调控, 光催化应用, 工程和改性策略, 激子解离

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