界面調制是影響金屬酞菁(MPc)/g-C
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4異質結醇選擇性有氧氧化光活性的關鍵因素。在此，我們成功地制備了N-摻雜石墨烯調制的CoPc/g-C
3N
4納米片(CoPc/NG/CN)異質結。相比于僅含CN時，優化的CoPc/NG/CN光催化劑在O
2作為氧化劑時，對苯甲醇的氧化光活性提高了約4倍，對苯甲醛的選擇性為~99%，對2,4 -二氯苯酚的降解率提高約9倍。通過N
2氣氛下的穩態表面光電壓響應、時間分辨的光致發光光譜、單波長光電流作用光譜和電化學O
2還原測量，證實了CoPc/NG/CN異質結卓越的光活性，是因為具有良好電子誘導能力的NG的調制促進了CoPc和CN之間的界面電荷轉移。此外，N摻雜后NG中更多的富羥基可以通過H-鍵效應誘導CoPc分子高度分散，導致CoPc暴露的數量增加，成為可見光吸收單元，單個Co
2+位點成為O
2活化的催化中心，從而進一步有利于光催化氧化過程。這項工作為制備高效支撐的MPC-基異質結光催化納米材料提供了一種可行的界面調制策略。
圖1. (a) 0.5CoPc/CN、(b) 1.5CoPc/1NG/CN的TEM圖像。(c) 1.5CoPc/1NG/CN的HAADF-STEM圖像，以及元素C、N、O和Co對應的EDX映射圖像。(d) CN、0.5CoPc/CN、1.2CoPc/0.5G/CN和1.5CoPc/1NG/CN的UV-Vis DRS。(e) CN、0.5CoPc/CN、1.2CoPc/0.5G/CN和1.5CoPc/1NG/CN的FT-IR光譜。
圖2. (a)苯甲醇轉化的光催化活性，(b)在可見光照射下對CN、0.5CoPc/CN、1.2CoPc/0.5G/CN和1.5CoPc/1NG/CN的2,4- DCP降解動力學。
圖3. (a)可見光照射下形成的羥基自由基的熒光光譜，(b) N
2氣氛下的SPS響應，(c)瞬態光電流，(d) CN、0.5CoPc/CN、1.2CoPc/0.5G/CN和1.5CoPc/1NG/CN的時間分辨PL (TR-PL)光譜。
圖4. (a)單色光電流作用譜，(b) CN、0.5CoPc/CN、1.2CoPc/0.5G/CN和1.5CoPc/1NG/CN 的O
2氣泡電化學還原曲線。
圖5. 可見光照射下1.5CoPc/1NG/CN異質結主電荷轉移模式示意圖。
相關研究成果由哈爾濱理工大學材料科學與化學工程學院Xiaoyu Chu等人于2022年發表在Materials Today Energy (https://doi.org/10.1016/j.mtener.2022.100963)上。原文：Improved visible-light activities of ultrathin CoPc/g-C
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4 heterojunctions by N-doped graphene modulation for selective benzyl alcohol oxidation。
轉自《石墨烯研究》公眾號
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