叶金花AFM：可逆剥离重组的碳氮聚合物应用于高效光催化

叶金花AFM：可逆剥离重组的碳氮聚合物应用于高效光催化

【引言】

  高效的光催化系统对于实现环境治理和利用太阳能缓解能源短缺具有重要的前景和吸引力。目前研究的光催化材料往往只能在一种体系下实现高效光催化。开发适应不同条件下的光催化材料以充分利用太阳能，这仍然是一个巨大的挑战。碳氮聚合由于具有较高的可调性和相容性，使其有可能成为首个能适应不同光催化环境的材料。

【成果简介】

近日，叶金花教授在Adv. Funct. Mater.上发表了一篇名为“Targeted Exfoliation and Reassembly of Polymeric Carbon Nitride for Efficient Photocatalysis” 的文章。本研究提出了一种简便、绿色、可逆的剥离-重组策略来改变聚合物氮化碳的特性，使其适应不同的光催化环境，从而实现了高效光催化。

【图文简介】

图1 浅表面碱化聚合物氮化碳(CNK-OH)可逆玻璃重组过程示意图

图2 CNK纳米片和重组后的CNK的表面形貌表征

1. a) 块体CNK的TEM图；
2. b) 块体CNK的AFM图；
3. c) 块体CNK的厚度统计分布图；
4. d) CNK纳米片TEM图；
5. e) CNK纳米片AFM图；
6. f) CNK纳米片的厚度统计分布图；
7. g) 重组后CNK的TEM图；
8. h) 重组后CNK的AFM图；
9. i) 重组后CNK的厚度统计分布图。

图3可逆剥落-再组装过程的证据

1. a) CNK剥离重组过程样品的红外光谱；
2. b) CNK剥离重组过程样品的O1s谱；
3. c) 结构随酸和碱的循环加入而发生的周期性变化；
4. d) 酸和碱处理样品的吸收光谱；
5. e) 可逆剥离-再组装过程图，包括OH基团和偏厚度可逆性。

图4 CNK样品的光催化活性

1. a) 样品的光氧化性能；
2. b) 丙酮和二氧化碳在光照下的演化曲线；
3. c) 采用连续酸、碱循环处理样品的光氧化性能；
4. d) 产氢速率。

【小结】

研究者开发了一种简单、可控的策略，通过切换层间种类来控制聚合物碳氮化合物的剥离-再组装状态。该研究具有以下三个优势：1. 在温和溶液中，超薄纳米薄片的产率高达48%；2. 通过切换剥离-再组装碳氮聚合物状态，具有很高的可逆性；3. 具有可调性能的剥离重组碳氮化合物可用于光催化降解异丙醇和产氢，在≈420 nm时，IPA降解和产氢效率分别为27%和46%。

文献链接：Targeted Exfoliation and Reassembly of Polymeric Carbon Nitride for Efficient Photocatalysis，Adv. Funct. Mater.,2019,DOI: 10.1002/adfm.201901024.

本文由金也编译供稿。