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Carbon Materials Containing Single-Atom Co–N4 Sites Enable Near-Infrared Photooxidation

催化作用 红外线的 碳纤维 光催化 近红外光谱 材料科学 可见光谱 辐照 化学 光化学 光电子学 有机化学 光学 物理 核物理学 复合数 复合材料
作者
Longjian Li,Junhui Wang,Qinhua Zhang,Shuai Wang,Hangkai Zhang,Tao Xing,Mingqing Wang,Mingbo Wu,Zhenxing Wang,Wenting Wu
出处
期刊:ACS Catalysis 卷期号:14 (5): 3041-3048
标识
DOI:10.1021/acscatal.3c05441
摘要

Near-infrared light occupies 54.3% of the solar spectrum and has greater penetration depth, and its effective utilization is of great significance in the practical application of photocatalysis on a larger scale. However, the development of catalysts that can directly utilize near-infrared light is still a huge challenge. This paper proposes a strategy to directly utilize near-infrared light (excitation wavelength extending to 850 nm) by creating carbon material doped with a high-spin-state Co(II)-Nx single-atom site. In the near-infrared-light-irradiated photooxidation of 1,5-dihydroxynaphthalene, the yield of juglone can reach 45% without a significant decrease, even when the catalytic volume is increased by 20 times, which was much higher than that irradiated by 460 nm wavelength (reduced by about 23%). Our study sets the stage for fabricating stable NIR photocatalysts and provides a solution to directly enhance NIR photooxidation in a large-scale manner.
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