Built-in electric field mediated S-scheme charge migration and Co-N4(II) sites in cobalt phthalocyanine/MIL-68(In)-NH2 heterojunction for boosting photocatalytic nitric oxide oxidation

光催化 氧化钴 异质结 酞菁 载流子 化学 光化学 氧气 氧化物 材料科学 无机化学 催化作用 纳米技术 光电子学 有机化学
作者
Guojun Li,Zheng Lian,Qiuqiu Lyu,Chenyu Zhu,Zhinian Liu,Shule Zhang,Qin Zhong
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:675: 549-559 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2024.07.031
摘要

The efficiency of photocatalytic Nitric Oxide(NO) oxidation is limited by the lack of oxygen(O2) active sites and poor charge carrier separation. To address this challenge, we developed a molecular Cobalt Phthalocyanine modified MIL-68(In)–NH2 photocatalyst with a robust Built-in electric field(BIEF). In the 2 % CoPc-MIN sample, the BIEF strength is increased by 3.54 times and 5.83 times compared to pristine CoPc and MIL-68(In)–NH2, respectively. This BIEF facilitates the efficient S-scheme charge transfer, thereby enhancing photogenerated carrier separation. Additionally, the Co-N4(II) sites in CoPc can effectively trap the separated photoexcited electrons in the S-scheme system. In addition, the Co-N4(II) sites can also serve as active sites for O2 adsorption and activation, promoting the generation of superoxide radical (O2–), thereby driving the direct conversion of NO to nitrate(NO3–). Consequently, the 2 % CoPc-MIN sample exhibits a remarkable photocatalytic NO removal efficiency of 79.37 % while effectively suppressing the formation of harmful by-product nitrogen dioxide(NO2) to below 3.5 ppb. This study provides a feasible strategy for designing high-efficiency O2 activation photocatalysts for NO oxidation.
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