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Construction of Chemically Bonded Interface of Organic/Inorganic g-C3N4/LDH Heterojunction for Z-Schematic Photocatalytic H2 Generation

异质结 光催化 纳米片 材料科学 化学工程 纳米技术 载流子 石墨氮化碳 光化学 光电子学 催化作用 化学 有机化学 工程类
作者
Yuzhou Xia,Ruowen Liang,Min‐Quan Yang,Shuying Zhu,Guiyang Yan
出处
期刊:Nanomaterials [MDPI AG]
卷期号:11 (10): 2762-2762 被引量:17
标识
DOI:10.3390/nano11102762
摘要

The design and synthesis of a Z-schematic photocatalytic heterostructure with an intimate interface is of great significance for the migration and separation of photogenerated charge carriers, but still remains a challenge. Here, we developed an efficient Z-scheme organic/inorganic g-C3N4/LDH heterojunction by in situ growing of inorganic CoAl-LDH firmly on organic g-C3N4 nanosheet (NS). Benefiting from the two-dimensional (2D) morphology and the surface exposed pyridine-like nitrogen atoms, the g-C3N4 NS offers efficient trap sits to capture transition metal ions. As such, CoAl-LDH NS can be tightly attached onto the g-C3N4 NS, forming a strong interaction between CoAl-LDH and g-C3N4 via nitrogen–metal bonds. Moreover, the 2D/2D interface provides a high-speed channel for the interfacial charge transfer. As a result, the prepared heterojunction composite exhibits a greatly improved photocatalytic H2 evolution activity, as well as considerable stability. Under visible light irradiation of 4 h, the optimal H2 evolution rate reaches 1952.9 μmol g−1, which is 8.4 times of the bare g-C3N4 NS. The in situ construction of organic/inorganic heterojunction with a chemical-bonded interface may provide guidance for the designing of high-performance heterostructure photocatalysts.

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