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AFM：島狀單原子鈷催化劑對(duì)電荷捕獲的調(diào)制以增強(qiáng)類光芬頓反應(yīng)

時(shí)間：2023-02-11 來(lái)源： 瀏覽：

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復(fù)合材料光催化依靠金屬助催化劑與光敏劑（半導(dǎo)體）之間的界面電子轉(zhuǎn)移來(lái)實(shí)現(xiàn)載流子的空間分離。
基于此， 阿德萊德大學(xué)段曉光研究員，浙江師范大學(xué)吳西林副教授（共同通訊作者）等人 在Co-CN單原子催化劑（SACs）和石墨氮化碳（g-C 3 N 4 ）之間構(gòu)建了一種巧妙的異質(zhì)結(jié)，用于多相類光芬頓反應(yīng)。
在異質(zhì)結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下，促進(jìn)了光生載流子的分離和遷移，導(dǎo)致了電子從g-C 3 N 4 到Co-CN SACs的快速轉(zhuǎn)移。
作者通過(guò)DFT計(jì)算揭示了面內(nèi)異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電子結(jié)構(gòu)和電子轉(zhuǎn)移行為。從g-C 3 N 4 的總態(tài)密度（TDOS）可以觀察到價(jià)帶頂（VB）和導(dǎo)帶底部（CB）之間有很大的能隙。
而SA-Co-CN/g-C 3 N 4 的TDOS顯示出較窄的帶隙，VB跨過(guò)費(fèi)米能級(jí)，有利于電子在能級(jí)之間的躍遷。從SA-Co-CN/g-C 3 N 4 的TDOS可以觀察到SA-Co-CN和g-C 3 N 4 之間電子軌道的強(qiáng)雜化，這意味著很容易跨越異質(zhì)結(jié)進(jìn)行電荷轉(zhuǎn)移。
此外，本文通過(guò)Bader電荷分析計(jì)算了g-C 3 N 4 和SA-Co-CN/g-C 3 N 4 在一次額外的e - 或h + 注入后的電荷分布，對(duì)于原始的g-C 3 N 4 ，空穴只聚集在N原子上（0.94 h + ），而電子主要分布在C原子上（0.26 e - ）和N原子上（0.57 e - ）。
對(duì)于SA-Co-CN/g-C 3 N 4 ，電子和空穴主要分布在C原子（0.66 e - 和0.63 h + ）和N原子（0.33 e - 和0.31 h + ）上，表明SA-Co-CN/g-C 3 N 4 中的載流子更加離域。
更有趣的是，電子和空穴分別聚集在SA-Co-CN（0.52 e - 和0.43 h + ）和g-C 3 N 4 （0.47 e - 和0.51 h + ）區(qū)域，這表明SA-Co-CN和g-C 3 N 4 異質(zhì)結(jié)之間存在有效的電荷分離。因此，異質(zhì)結(jié)中有效的電荷離域和分離必將提高SA-Co-CN/g-C 3 N 4 的光催化性能。
Modulation of Charge Trapping by Island-like Single-Atom Cobalt Catalyst for Enhanced Photo-Fenton-Like reaction. Adv. Funct. Mater. , 2023 , DOI: 10.1002/adfm.202208688.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202208688.

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