硼/碳双掺杂同质结协同增强氮化碳光催化CO2还原性能研究

本文通过构建硼掺杂多孔氮化碳(B-PCN)/碳掺杂聚庚嗪酰亚胺(C-PHI)同质结，创新性地结合掺杂工程与同质结策略，显著提升了光生载流子的层内/层间分离效率。实验表明，B-PCN/C-PHI的CO产率达46.92 μmol·g?1·h?1，分别为PHI和CN的3.31倍与4.73倍，为设计高效CO2还原光催化剂提供了新思路。

　　

Highlight

通过硼/碳双掺杂与同质结协同策略，成功打破氮化碳材料的层内对称性并增强层间电荷转移驱动力，实现光催化CO₂还原性能的突破性提升。

Materials

实验采用三聚氰胺(C₃H₆N₆)、尿素(CH₄N₂O)等常规试剂，其中氯化钾(KCl)作为固态盐模板引导聚庚嗪酰亚胺(PHI)的有序结晶生长，丙二酸(C₃H₄O₄)则通过希夫碱缩合反应实现碳掺杂。

Results and discussion

如Scheme 1所示，硼掺杂通过打破氮化碳(CN)平面对称性形成电子富集区，而碳掺杂则优化PHI的π共轭体系。两者构建的II型同质结在界面处产生强内置电场，使CO产率飙升至46.92 μmol·g^?1·h^?1，宛如在分子层面架设了"电荷高速公路"。

Conclusions

该工作通过"双管齐下"的策略——元素掺杂打破层内对称性，同质结增强层间驱动力，为氮化碳基光催化剂的设计提供了教科书级范例。这种"内外兼修"的设计理念可拓展至其他二维材料体系。