浙江师范大学吴西林课题组AFM:岛状单原子钴催化剂调制电荷捕获以增强类光芬顿反应
浙江师范大学吴西林课题组AFM:岛状单原子钴催化剂调制电荷捕获以增强类光芬顿反应
Aopsfrontier
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基于复合材料的光催化依赖于金属助催化剂和光敏剂(半导体)之间的界面电子转移来实现电荷载流子的空间分离。 近日,浙江师范大学地理与环境科学学院吴西林老师联合 阿德莱德大学(澳大利亚)段晓光 研究员在 国际知名期刊 Advanced Functional Materials 发表了题为“ Modulation of Charge Trapping by Island-like Single-Atom Cobalt Catalyst for Enhanced Photo-Fenton-Like reaction ”的研究性论文。 在此,作者 构建了 Co-CN单原子催化剂 (SAC) 和g-C 3 N 4 之间的巧妙异质结,用于异相类光芬顿反应。在跨异质结的内置电场的驱动下,光生电荷载流子的分离和迁移得到促进,导致电子从g-C 3 N 4 快速转移到Co-CN SAC。理论计算和瞬态吸收光谱揭示了SA-Co-CN/g-C 3 N 4 中的调制电荷转移和俘获异质结构,导致在光照射下通过过氧单硫酸盐活化显着增强活性氧的产生。这种巧妙的 SA-Co-CN/g-C 3 N 4 /PMS/vis体系可有效氧化降解各种抗生素,具有高去除效率 (>98%)、宽操作pH范围(pH 3–11) 和长期操作中具有良好的稳定性。这项研究为合理设计基于SAC的异质结以桥接光催化和多相催化提供了一种新策略,通过界面耦合获得优异的光氧化还原活性。
▲ a) TEM image, b) HR-TEM image, c) HAADF-STEM image, and d–g) TEM image and the corresponding EDX mapping of SA-Co-CN/g-C 3 N 4 . h) XRD patterns of g-C 3 N 4 and SA-Co-CN/g-C 3 N 4 . i) High-resolution N 1s XPS spectra and j) Co 2p XPS spectra of the samples. k) Co K-edge XANES and l) Fourier-transformed EXAFS of Co foil, CoPC, and SA-Co-CN/g-C 3 N 4 . m) The corresponding EXAFS fitting of SA-Co-CN/g-C 3 N 4 at R space. n) Wavelet transform for the EXAFS signals.
▲ a) UV-vis DRS, b) transient photocurrent responses, and c) Zeta potential of g-C 3 N 4 , SA-Co-g-C 3 N 4, and SA-Co-CN/g-C 3 N 4 . d) Surface potentials of the SA-Co-CN/g-C 3 N 4 heterojunction measured by KPFM.
C、催化性能评估
▲ a) NOR degradation efficiency and b) the corresponding kinetic rate constants in the various systems. c) Cyclic degradation of NOR and d) the degradation of various antibiotics in the SA-Co-CN/g-C 3 N 4 /PMS/Vis system. (Reaction condition: [Pollutants] = 20 mg L −1 , [PMS] = 0.4 g L −1 , [catalyst] = 0.2 g L −1 and pH = 6.0).
E、电子转移过程
▲ fs-TA spectra of a) g-C 3 N 4 and b) SA-Co-CN/g-C 3 N 4 . The corresponding TA kinetics for c) g-C 3 N 4 and d) SA-Co-CN/g-C 3 N 4 .g-C 3 N 4 . Schematic representation of proposed charge trapping model in e) g-C 3 N 4 , and f) SA-Co-CN/g-C 3 N 4 .
编辑: Aopsfrontier
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