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【G-C3N4催化产氢】：利用IEF-11/g-C3N4 S-型异质结从纯水中光催化产氢
摘要：
华东理工大学刘纪昌教授等报道的这篇文章中（ChemSusChem2024, e202301）利用IEF-11与g-C3N4首次结合构建S机制异质结光催化剂。IEF-11/g-C3N4异质结光催化剂在纯水中展现出优异的光催化产氢性能，无需牺牲剂。H2产率可达576 μmol/g/h，比g-C3N4高8倍，比IEF-11高23倍。
研究背景：
传统的能源来源导致温室气体排放，全球变暖，环境恶化。发展清洁能源变得日益重要。光催化水解是一种可持续的制氢方式，但在无牺牲剂的情况下实现光催化整体水解仍然是一个挑战。通过构建S机制的异质结方式，可以提高光催化剂的性能，将太阳能转化为化学能。IEF-11和g-C3N4具有合适的能带结构，结合构建S机制异质结光催化剂，有望提高水分解性能。
实验部分：
1）通过溶剂热法将IEF-11沉积在g-C3N4表面，制备IEF-11/g-C3N4异质结光催化剂。通过不同IEF-11含量制备了多个样品，选择最佳性能的5%IEF-11含量样品进行后续实验。
2）对IEF-11/g-C3N4异质结光催化剂进行了XRD、SEM、TEM、FT-IR等表征，证实了异质结的形成。
3）通过光催化产氢实验，发现5%IEF-11含量的IEF-11/g-C3N4样品表现出最佳的产氢性能，达到576 μmol/h/g，明显优于纯g-C3N4和IEF-11。
4）通过光生电流响应、电化学阻抗谱、荧光寿命和光致发光等测试，证明IEF-11/g-C3N4异质结光催化剂具有更高的光电转化效率和光生载流子寿命。
分析测试：
1）XRD结果显示IEF-11/g-C3N4样品具有IEF-11和g-C3N4的特征峰，表明两者的晶体结构得以保持。
2）XPS分析显示IEF-11成功沉积在g-C3N4表面，形成稳定的异质结。
3）UV-vis DRS测试显示IEF-11/g-C3N4具有优秀的可见光吸收性能。
4）电化学测试结果表明IEF-11/g-C3N4具有更快的电荷传输效率和更长的光生载流子寿命。
总结：
IEF-11与g-C3N4构建的S机制异质结光催化剂在纯水中表现出极佳的光催化产氢性能，为解决光催化整体水解难题提供了新思路。未来的研究可以进一步优化异质结光催化剂的性能，并探索其在更广泛领域的应用。
展望：
1）文章中的实验证明了IEF-11/g-C3N4异质结光催化剂的优异性能，可进一步验证其稳定性和可重复性。
2）可以考虑研究不同比例IEF-11/g-C3N4异质结光催化剂的性能差异，以便更好地理解异质结构对光催化性能的影响。
3）可以进一步探索IEF-11/g-C3N4异质结光催化剂在实际应用中的可行性，例如在太阳能制氢或其他能源转化领域的应用潜力。
Photocatalytic Hydrogen Production from Pure Water Using a IEF-11/g-C3N4 S-Scheme Heterojunction
文章作者：An Qian, Xin Han, Qiaona Liu, Minwei Fan, Lei Ye, Xin Pu, Ying Chen, Jichang Liu, Hui Sun, Jigang Zhao, Hao Ling, Rongjie Wang, Jiangbing Li, Xin Jia
DOI：10.1002/cssc.202301538
文章链接：https://doi.org/10.1002/cssc.202301538
