硼掺杂氰胺修饰石墨相氮化碳(BCNM)仿生光合作用实现高效光暗协同催化还原Cr(VI)

本研究创新性地通过硼(B)掺杂和氰胺基团协同修饰石墨相氮化碳(g-C3N4)，构建了具有电子存储-释放功能的BCNM催化剂，在暗态下实现34.6 mg/(L·h)的Cr(VI)还原速率，较未改性样品提升43倍，为模拟光合作用的全天候废水处理提供了新策略。

　　

Highlight

通过巧妙模拟自然光合作用，本研究开发出具有突破性暗态催化性能的硼掺杂氰胺改性氮化碳(BCNM)，其独特的电子存储-释放机制实现了废水处理领域"全天候运行"的构想。

Photocatalysts characterizations

催化剂表征显示：与管状结构的BCN相比（图1e-f），经过熔盐处理的BCNM（图1a-b）和CNM（图1c-d）均呈现高密度颗粒结构。BCNM的均匀分散形态和丰富介孔结构（比表面积达89.6 m²/g）为电荷传输提供了理想通道，XPS分析证实了B-N键（190.2 eV）和氰胺基团（399.8 eV）的成功引入。

Conclusion

本工作证实BCNM通过B掺杂（使带隙收窄至2.58 eV）与氰胺修饰（提供电子暂存位点）的协同效应，在1小时光暗循环后实现99.9%的Cr(VI)去除率，其暗态催化速率（34.6 mg/(L·h)）分别是单一改性样品的2.4倍和43倍，为重金属污染治理提供了可持续解决方案。

CRediT authorship contribution statement

李科龙：实验设计/论文撰写；宋硕：数据采集；孟梓龙：方法开发；徐子昂：技术操作；肖凌轩：软件分析；孙彦龙：项目指导；梁乾伟：质量监督；孔伟丰：论文修订/基金支持；陈建荣：成果可视化。

Declaration of competing interest

作者声明无利益冲突。

Acknowledgements

感谢国家自然科学基金（52200072, 52300221）、浙江省自然科学基金（LTGS23E080004）和金华市科技计划（2024-4-002）的资助。