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Angew. Chem.:硼碳氮陶瓷氣凝膠可見光光催化劑
發布:Iron_MAN10   時間:2019/4/22 10:05:57   閱讀:636 
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近年來,共軛聚合物,包括共價三嗪框架材料、共軛微孔聚合物、氮化碳聚合物和硼碳氮(BCN)基聚合物等由于其獨特的物理化學性質,被認為是一系列非常有前途新型半導體光催化劑。在這些共聚物中,硼碳氮由于其化學組成和能帶結構的可調變性,在二氧化碳的固定和光解水產氫反應中得到了人們的關注。已相繼報道了硼碳氮納米片和硼碳氮納米管應用于光催化的產氫、產氧和二氧化碳還原等反應,然而大多數硼碳氮材料的光催化性能還受限于較低的比表面積、有限的光吸收性能和較差的結晶度。因此,設計和調控硼碳氮的形貌、結構和電子特性是提高其光催化活性的重要途徑之一。

氣凝膠是一種獨特的三維多孔結構材料,具有優異的物理化學性質?;诙趸?、碳和金屬氧化物合成的氣凝膠是研究最為廣泛和深入的三種材料。新型硼碳氮氣凝膠,特別是具有本征光催化活性的BCN陶瓷氣凝膠,還鮮有報道。因此設計合成窄帶隙、高比表面積和高結晶度的硼碳氮陶瓷氣凝膠是值得探索的研究課題。
 

圖1. (a)硼碳氮氣凝膠的合成過程。(b)體相硼碳氮的透射電鏡圖和(c)掃描電鏡圖。(d)硼碳氮氣凝膠的透射電鏡圖和(e)掃描電鏡圖。(f)高分辨透射電鏡圖【來自(d)圖中紅色虛線方框的放大圖】。(g)對(f)圖進行傅里葉變換。

近日,福州大學羅志珊等研究人員報道了以生物質水凝膠為模板,通過高溫熔鹽法合成出了具有光催化活性的硼碳氮陶瓷氣凝膠(如圖1)。該方法利用自然界豐富的淀粉,并通過鹽的誘導形成了淀粉基水凝膠,而后通過高溫發泡膨脹氨化過程得到氣凝膠。其中鹽作為脫水劑、發泡劑和制孔劑起著關鍵的作用。合成出的催化劑具有三維多孔結構、高的比表面積和良好的結晶度。光催化活性測試表明,硼碳氮氣凝膠在可見光下的產氫活性和二氧化碳還原活性分別是體相硼碳氮光催化劑的2.4和3.1倍。該合成方法避免了以往氣凝膠合成過程中需要特殊的凝膠劑和干燥工藝,以簡單、高效、綠色環保的方法,為新型BCN基光催化劑的合成制備提供了新的思路。

相關工作發表在Angewandte Chemie International Edition 上。

原文(掃描或長按二維碼,識別后直達原文頁面,或點此查看原文https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201901888):

A Borocarbonitride Ceramic Aerogel for Photoredox Catalysis
Zhishan Luo, Yuanxing Fang, Min Zhou, Xinchen Wang
Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201901888


來源:X-MOL
 
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