Chem. Asian J. :二维层状磷掺杂石墨相氮化碳/ BiOBr异质结用于高效光催化杀菌

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光催化技术作为一种低成本和环境友好的技术,在水污染净化领域显示出巨大的潜力。在这项技术中,光催化剂可以将太阳能转化为化学能,利用太阳能激发半导体催化剂产生的光生电子(e-)和空穴(h+)去还原和氧化污染物。近年来,氮化碳基光催化剂正在被广泛的研究应用于这一领域。然而,光吸收效率低、光生电子和空穴极易复合制约了其光催化反应过程。因此,设计高效、稳定的光催化剂是实现高的光能-化学能转化效率的关键。异质结工程作为一种有效的改性手段,可以有效地提高光生电子-空穴对的分离与转移效率,从而实现高效的光催化反应。

图1. P-g-C3N4/BiOBr S型异质结光催化反应机理示意图。

近日,扬州大学的王赪胤教授团队,通过水热的方法将BiOBr负载在磷掺杂的氮化碳上,构筑了S型异质结,并用于光催化杀菌反应。实验表明,在可见光照射下,P-g-C3N4/BiOBr S型异质结光催化剂能够杀死99.9999 %的鲍曼不动杆菌,99.9 %的金黄色葡萄球菌。根据结构分析、光电性能和光催化反应过程,提出了这种结构良好的S型异质结光催化剂的可能机理,以及讨论了磷掺杂在异质结中的作用。在光照条件下,内建电场、能带弯曲和库仑吸引共同促进了P-g-C3N4价带中光生空穴与BiOBr导带中电子的复合,最终,P-g-C3N4的导带和BiOBr的价带中分别保存了具有较强还原能力的光生电子和具有较强氧化能力的空穴。P-g-C3N4/BiOBr催化剂在可见光照射下生成的光生电子和空穴又分别与O2和H2O反应转化为·O2-和·OH,h+、·O2-和·OH的共同作用提升了杀灭细菌的效率。这种先掺杂后复合的策略可推广至制备具有优异太阳能转换性能的多种异质结光催化剂。

文信息

Construction of 2D layered phosphorus-doped graphitic carbon nitride/BiOBr heterojunction for highly efficient photocatalytic disinfection

Shuya Che, Dr. Xiaoyu Zhou, Dr. Lei Zhang, and Dawei Su, Prof. Tianyi Wang, Prof. Chengyin Wang


Chemistry - An Asian Journal

DOI: 10.1002/asia.202200095 


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