Facile construction of porous intramolecular g-C3N4-based donor-acceptor conjugated copolymers as highly efficient photocatalysts for superior H2 evolution

材料科学 共轭体系 石墨氮化碳 光催化 分子内力 共聚物 量子产额 比表面积 聚合物 化学工程 光化学 高分子化学 催化作用 有机化学 荧光 复合材料 化学 物理 工程类 量子力学
作者
Huinan Che,Chunbo Liu,Guang-Bo Che,Guangfu Liao,Hongjun Dong,Chunxue Li,Ning Song,Chunmei Li
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier]
卷期号:67: 104273-104273 被引量:246
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2019.104273
摘要

Graphitic carbon nitride (g-C3N4) is an emerging polymeric visible-light photocatalyst with a high stability, but it continues to exhibit low photocatalytic efficiency. Herein, novel intramolecular g-C3N4-based donor-acceptor (D-A) conjugated copolymers with a porous structure and large specific surface area, have been facilely prepared by copolymerizing urea with melamine-formaldehyde (MF) resin, which is strategically used for promoting the photocatalytic performance of pure g-C3N4. The experimental results indicate that the as-prepared porous intramolecular g-C3N4-MFx D-A conjugated copolymers not only enlarge the light utilization but also accelerate the separation of charge carriers because of the enhanced electron-accepting ability due to the introduction of MF resin. In addition, compared to the pure g-C3N4, the specific surface area of g-C3N4-MF100 is clearly increased, and the conduction band is significantly shifted up. As expected, the porous g-C3N4-MF100 D-A conjugated copolymer achieves the best photocatalytic hydrogen evolution (PHE) activity (3612.65 μmol h−1 g−1), which is over 8.87 times higher than that of pure g-C3N4, and outperforms the majority of the previously reported g-C3N4-based D-A conjugated polymers and porous g-C3N4. In addition, the apparent quantum yield (AQY) of the porous intramolecular g-C3N4-MF100 D-A conjugated copolymer reaches 8.6% at 420 nm. This work provides a new design idea of effectively combining the porous and intramolecular D-A conjugated structures of g-C3N4 to achieve a remarkably enhanced PHE activity and light utilization.

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