Synergistic Functionality of Dopants and Defects in Co‐Phthalocyanine/B‐CN Z‐Scheme Photocatalysts for Promoting Photocatalytic CO2 Reduction Reactions

材料科学 光催化 掺杂剂 石墨氮化碳 酞菁 纳米复合材料 化学工程 光化学 硼氢化钠 纳米技术 催化作用 光电子学 化学 兴奋剂 有机化学 工程类
作者
Imran Mahmood Khan,Salman Ali Khan,Shiuan‐Yau Wu,Hsin‐Tsung Chen,Amir Zada,Linlin Liu,Ahmed Mohsen Ismail,Sharafat Ali,Fazal Raziq,Mustafa Haider,Javid Khan,Sami Ullah,Shin‐Pon Ju,Shiliang Wang
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:19 (25) 被引量:33
标识
DOI:10.1002/smll.202208179
摘要

Abstract The realization of solar‐light‐driven CO 2 reduction reactions (CO 2 RR) is essential for the commercial development of renewable energy modules and the reduction of global CO 2 emissions. Combining experimental measurements and theoretical calculations, to introduce boron dopants and nitrogen defects in graphitic carbon nitride (g‐C 3 N 4 ), sodium borohydride is simply calcined with the mixture of g‐C 3 N 4 (CN), followed by the introduction of ultrathin Co phthalocyanine through phosphate groups. By strengthening H‐bonding interactions, the resultant CoPc/P‐BNDCN nanocomposite showed excellent photocatalytic CO 2 reduction activity, releasing 197.76 and 130.32 µmol h −1 g −1 CO and CH 4 , respectively, and conveying an unprecedented 10‐26‐time improvement under visible‐light irradiation. The substantial tuning is performed towards the conduction and valance band locations by B‐dopants and N‐defects to modulate the band structure for significantly accelerated CO 2 RR. Through the use of ultrathin metal phthalocyanine assemblies that have a lot of single‐atom sites, this work demonstrates a sustainable approach for achieving effective photocatalytic CO 2 activation. More importantly, the excellent photoactivity is attributed to the fast charge separation via Z‐scheme transfer mechanism formed by the universally facile strategy of dimension‐matched ultrathin (≈4 nm) metal phthalocyanine‐assisted nanocomposites.
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