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  聚合物氮化碳(g-C₃N₄)作為一種典型的碳基光催化劑，由于其制備簡單、合適的水分解帶隙(2.7 eV)、優(yōu)異的化學(xué)性質(zhì)和較高的穩(wěn)定性而被認為是一種很有前途的候選材料。遺憾的是，g-C₃N₄的光催化性能受到可見光吸收范圍較窄、超快載流子的重組、活性電子的深阱態(tài)（DTS）捕獲的限制。為了解決這一問題，通常采用提高結(jié)晶度、引入缺陷和雜原子摻雜等方法來調(diào)節(jié)g-C₃N₄的電子結(jié)構(gòu)，以提高光生載流子的分離效率。然而在載流子分離過程中，部分自由電子可能被電子和空穴的準(zhǔn)費米能級之間的中間態(tài)（陷阱狀態(tài)）捕獲，從而限制準(zhǔn)費米能級的分裂和主導(dǎo)光生載流子的遷移和重組過程。根據(jù)捕獲態(tài)和導(dǎo)帶邊緣（ΔE）的不同能量差，將捕獲電子分為淺捕獲電子和深捕獲電子。電子的俘獲態(tài)越深，所需的正還原電位就越高，這意味著電子的能量損失越大，催化反應(yīng)的驅(qū)動力就越低，這極大地限制了目標(biāo)產(chǎn)物的形成。然而，大多數(shù)g-C₃N₄改性研究都集中在電子的光化學(xué)和光物理過程上，而忽略了對載流子捕獲水平的影響。因此，深入研究不同改性方式對于電子捕獲態(tài)的影響具有重要意義。

圖5. (a)CN、(b) CCN-5、(c) 0.5-CDs/CCN-5在去離子水和(d) 0.5-CDs/CCN-5在加入10 vol% TEOA溶液中的偽色TAS光譜。在343 nm的泵浦激發(fā)下，(e) CN、(f) CCN-5、(g) 0.5-CDs/CCN-5和(h) 0.5-CDs/CCN-5加入10 vol% TEOA的不同延遲時間的TAS光譜。在800 nm處(i) CN、(j) CCN-5、(k) 0.5-CDs/CCN-5在去離子水和(l) 0.5-CDs/CCN-5在溶液中加入10 vol% TEOA時的TAS衰減動力學(xué)擬合曲線。

  該研究成果于近日發(fā)表在國際重要刊物《Chemical Engineering Journal》上。(Cooperation of carbon doping and carbon loading boosts photocatalytic activity by the optimum photo-induced electron trapping and interfacial charge transfer, Chemical Engineering Journal，472, 2023, 144654)。江蘇科技大學(xué)碩士研究生袁浩為第一作者。江蘇科技大學(xué)施偉龍副教授和蘇州大學(xué)康振輝教授為共同通訊人。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.144654