【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202406005
石墨相氮化碳(g-C3N4)在光催化制备过氧化氢(H2O2)领域有巨大潜力。然而,低的两电子氧还原活性严重限制了g-C3N4的光催化产H2O2效率。在这项研究中,我们通过两步煅烧法在KI晶体表面重新晶化传统g-C3N4材料,合成了钾掺杂的高晶化g-C3N4光催化剂(CN-K)。所制备的CN-K光催化材料具有更高的面间结晶度、更窄的禁带宽度和更小的颗粒尺寸(大约20到50纳米)。更重要的是,掺入的钾原子作为优异的催化位点可以增强O2吸附和稳定*OOH中间体,从而提高钾掺杂高晶化g-C3N4光催化剂的两电子氧还原活性。其中CN-K(1:6)样品具有显著增强的光催化产H2O2速率(7.8 mmol·L-1·h-1),且在420 nm下的表观量子效率为5.17%,光催化活性是传统块状g-C3N4样品的220倍。这项研究不仅揭示了杂原子提高g-C3N4光催化剂两电子氧还原活性的机理,而且为设计高效g-C3N4基光催化剂提供了新的见解。