由尿素作为光催化剂制备的石墨氮化碳，借助单核钌（II）络合物还原可见光二氧化碳

通过在不同温度（773-923K）下在空气中加热尿素合成石墨碳氮化物（gC 3 N 4），并检查作为CO 2还原的光催化剂。随着合成温度的增加，通过X射线衍射，FTIR光谱和元素分析证实，促进了尿素向gC 3 N 4的转化。用Ag纳米颗粒进一步改性的合成的gC 3 N 4样品能够在三乙醇胺作为电子供体的存在下，在可见光（λ> 400nm）下将CO 2还原为甲酸盐，借助于分子Ru （II）助催化剂（RuP）。该CO 2通过提高gC 3 N 4的合成温度来改善还原活性，在873-923K获得最大活性。该趋势也与使用Pt负载的gC 3 N 4在光催化H 2进化中观察到的一致。因此，显示RuP / gC 3 N 4对CO 2还原和H 2释放的光催化活性与结晶的gC 3 N 4相的产生强烈相关。

关键词： 人工光合作用; 非均相光催化; 混合材料; 金属配合物; 太阳能燃料

氮化碳是最古老的合成聚合物之一[1]，并且具有几种同素异形体。其中，石墨碳氮化物（gC 3 N 4）是最稳定的形式，并且是作为有机半导体光催化剂的新兴材料，其用于各种反应，例如水分解，CO 2还原和有害有机化合物的降解，因为它的无毒，稳定和丰富的性质[2-7]。

我们小组开发了使用gC 3 N 4基材料和功能金属配合物的光催化CO 2还原系统[8-16]。例如，用单核Ru（II）络合物修饰的中孔gC 3 N 4（mpg-C 3 N 4），例如反式 -（Cl）-Ru {（PO 3 H 2）2 bpy（CO）2 Cl 2（bpy：2,2'-联吡啶），缩写为RuP，能够光催化CO 2在可见光照射下以高选择性还原为甲酸盐，通过13 CO 2 的同位素示踪剂实验证实[8-12]。在首次报道金属配合物/ C 3 N 4杂化物用于CO 2还原之后，几个小组已经提出了类似的报告，使用钴基金属配合物作为还原助催化剂[17-20]。

在这些体系中，gC 3 N 4的结构性质如比表面积和孔隙率对活性有很大影响，因为它们强烈影响电子/空穴利用对表面化学反应的效率[21,22]。除了通常采用多步法[9,23]的硬模板法制备的mpg-C 3 N 4外，通过加热尿素可以很容易地制备出具有相对较高表面积的gC 3 N 4，这是一种廉价的方法。容易获得的前体，在空气中[14,24]。实际上，尿素来源的gC 3 N 4当用Ag纳米颗粒和双核Ru（II）络合物修饰时，与mpg-C 3 N 4相比，CO 2还原活性增强[14]。

尿素的热加热导致gC 3 N 4的分解和形成，其理化性质应取决于加热温度。在这项工作中，我们研究了gC 3 N 4的光催化活性，gC 3 N 4是通过在不同温度下加热尿素合成的，借助于单核Ru（II）络合物RuP 进行可见光CO 2还原（参见方案1）。如前所述，gC 3 N 4已被研究作为可见光响应光催化剂，主要用于从三乙醇胺水溶液（TEOA）溶液中释放H 2 [2,3,5]。本工作还将CO 2还原活性与H 2进化活性进行了比较，以便更好地了解gC 3N 4对不同反应类型的光催化活性。