S‐Modified Graphitic Carbon Nitride with Double Defect Sites For Efficient Photocatalytic Hydrogen Evolution

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作者
Yongkang Quan,Ruidong Li,Xingzhou Li,Rongxing Chen,Yun Hau Ng,Jianying Huang,Jun Hu,Yuekun Lai
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (49): e2406576-e2406576 被引量:48
标识
DOI:10.1002/smll.202406576
摘要

Graphitic carbon nitride (gC3N4) is an attractive photocatalyst for solar energy conversion due to its unique electronic structure and chemical stability. However, gC3N4 generally suffers from insufficient light absorption and rapid compounding of photogenerated charges. The introduction of defects and atomic doping can optimize the electronic structure of gC3N4 and improve the light absorption and carrier separation efficiency. Herein, the high efficiency of carbon nitride photocatalysis for hydrogen evolution in visible light is achieved by an S-modified double-deficient site strategy. Defect engineering forms abundant unsaturated sites and cyano (─C≡N), which promotes strong interlayer C─N bonding interactions and accelerates charge transport in gC3N4. S doping tunes the electronic structure of the semiconductors, and the formation of C─S─C bonds optimizes the electron-transfer paths of the C─N bonding, which enhances the absorption of visible light. Meanwhile,C≡N acts as an electron trap to capture photoexcited electrons, providing the active site for the reduction of H+ to hydrogen. The photocatalytic hydrogen evolution efficiency of SDCN (1613.5 µmol g-1 h-1) is 31.5 times higher than that of pristine MCN (51.2 µmol g-1 h-1). The charge separation situation and charge transfer mechanism of the photocatalysts are investigated in detail by a combination of experimental and theoretical calculations.
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