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缺陷工程為探索高效納米結構催化劑提供了有效途徑。

在此，韓國科學技術院Hyungjun Kim，延世大學Seong-Ju Hwang合成了由具有可定制界面耦合的層間多孔g-C₃N₄和TiO₂單層組成的缺陷調節二維超晶格。

文章要點

1）使用這種界面耦合控制的混合系統，闡明了空位含量、性能和界面耦合之間的強烈相互依賴性，為高性能催化劑的設計提供了重要的見解。與缺陷未優化且無序組裝的g-C₃N₄?TiO₂同系物相比，缺陷優化的g-C₃N₄?TiO₂超晶格對可見光誘導的N₂固定（～1.06mmolg?1h?1）表現出更高的光催化活性。

2）g-C₃N₄?TiO₂的高光催化性能歸因于雜化誘導的缺陷產生、促進吸附氮的氫化以及氮吸附和電荷傳輸的改善。g-C₃N₄、g-C₃N₄納米片和g-C₃N₄?TiO₂的缺陷依賴性光催化活性的比較揭示了改善光催化性能的最佳缺陷含量的存在，以及雜化影響隨著缺陷含量的不斷增加。

3）缺陷、電子耦合和光催化能力之間復雜的相互影響凸顯了缺陷精細控制在探索高性能混合光催化劑中的重要性。通過DFT計算，缺陷優化的g-C₃N₄?TiO₂優異的光催化劑性能可歸因于*N加氫步驟的促進以及N₂吸附、電荷轉移動力學和質量傳輸的增強。

參考文獻

Nam Hee Kwon, et al, Defect-Regulated Two-Dimensional Superlattice of Holey g?C3N4?TiO2 Nanohybrids: Contrasting Influence of Vacancy Content on Hybridization Impact and Photocatalyst Performance, ACS Nano, 2023

DOI: 10.1021/acsnano.3c07566

https://doi.org/10.1021/acsnano.3c07566