Applied catalysis B: Environmental: 银/碳量子点负载于超薄g-C3N4上，实现近红外响应及载流子有效分离

【引言】

半导体光催化是解决能源危机和环境污染问题的有效途径。探索新的、高效的半导体光催化剂，从紫外(UV)到近红外(NIR)，以获得高效率的广谱光催化性能，变得越来越迫切。石墨化氮化碳(g-C₃N₄)是一种无金属有机高分子半导体，具有无毒、稳定、成本低等优点，被广泛应用于太阳能光催化制氢、光还原CO₂和有机污染物等领域。然而，由于电荷载流子的快速复合、可见光-NIR光利用率差以及比表面积低等问题，严重制约了其光催化活性。

优越的光电性能的碳量子点(CQDs)是一种尺寸在2~10 nm之间的新型碳纳米材料，由于其无毒、上转换能力和优良的电子转移性能而备受关注。及上转换光致发光特性、有效电荷分离和带隙窄化。由于银量子点的可见光的表面等离子体共振(SPR)效应，扩大了可见光的捕光范围，同时，低费米水平的特性可以作为电子捕获器，从而降低光生电子空穴复合率。

【成果简介】

近日，来自广东工业大学刘国光教授（通讯作者）团队在Appl. Catal. B: Environ.上发表了题为Novel ternary photocatalyst of single atom-dispersed silver and carbon quantum dots co-loaded with ultrathin g-C₃N₄ for broad spectrum photocatalytic degradation of naproxen的文章。该团队独辟蹊径地将两种（Ag/C）原子量子点负载于超薄g-C₃N₄上，以实现光催化材料的近红外响应及有效的电子空穴分离。

【图文导读】

图1：SDAg-CDs/UCN的光学特性

(a) 紫外可见吸收谱图；

(b) 碳量子点的上转换光致发光光谱图;

(c) 材料的紫外可见漫反射光谱图。

图2：SDAg-CDs/UCN的半导体特性

(d) 材料的禁带宽度对比图；

(e) 材料的莫特-肖特基势对比图；

(f) 材料的XPS价带值对比图。

图3：SDAg-CDs/UCN的自由基响应

(a)：DMPO-O₂·^-的ESR谱图；

(b)：DMPO-·OH的ESR谱图；

(c)：可见光照射下TEMP-¹O₂的电子自旋共振谱图。

图4：广谱光照射下的SDAg-CDs/UCN光催化机理图

【小结】

该团队制备了新型分散的单原子银&碳量子点共载超薄g-C₃N₄（SDAg-CDs/UCN）的广谱光催化剂，并通过XPS、PLS、ESR等手段研究了它们的结构及光学特性。这种SDAg-CDs/UCN能够实现紫外-可见-近红外的光谱响应，达到太阳光的高效利用。此外，量子点的加入实现了光催化过程中电子空穴的有效分离。为用于环境修复的高效复合光催化剂的设计提供了一种新的方法与策略。

文献链接：Novel ternary photocatalyst of single atom-dispersed silver and carbon quantum dots co-loaded with ultrathin g-C₃N₄ for broad spectrum photocatalytic degradation of naproxen (Appl. Catal. B: Environ. 2018, https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2017.09.055)

本文由申亮杰供稿，材料牛整理编辑。

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