帶有吸電子-Cl基團(tuán)的供體-受體氮化碳的構(gòu)建及其光催化性能

編號：CYYJ02344

篇名：帶有吸電子-Cl基團(tuán)的供體-受體氮化碳的構(gòu)建及其光催化性能

作者：張靖雯 潘倫 張香文 史成香 鄒吉軍

關(guān)鍵詞： 氮化碳 供體-受體 內(nèi)電場 激子 產(chǎn)氫

機(jī)構(gòu)： 天津大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院 天津化學(xué)化工協(xié)同創(chuàng)新中心

摘要： 聚合物氮化碳(C3N4)因具有可見光響應(yīng)特性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、無毒性等優(yōu)點(diǎn)而成為一類極具吸引力的光催化劑.遺憾的是,由于本征庫侖相互作用,C3N4中的光生電子和空穴通常以激子的形式存在,導(dǎo)致遷移到表面的光生電子和空穴數(shù)量減少,從而降低了光催化活性,因此人們做了大量的研究工作來促進(jìn)激子解離成自由電子和空穴.D-A體系可以誘導(dǎo)內(nèi)部電場的產(chǎn)生,從而促進(jìn)激子解離成自由電子和空穴,因此,構(gòu)建供體-受體(D-A)體系是一種有效地促進(jìn)激子解離的方法.然后在內(nèi)電場作用下,自由電子和空穴也能夠更加容易地轉(zhuǎn)移到共聚物表面,從而發(fā)生相應(yīng)的光催化還原和氧化反應(yīng).本文選擇了2-氨基-4,6-二氯嘧啶(C4H3Cl2N3)作為單體,與三聚氰胺共聚形成分子內(nèi)共聚物(CNClx)來構(gòu)建D-A體系.由于分子結(jié)構(gòu)相似,C4H3Cl2N3與C3N3(NH2)3分子具有良好的化學(xué)相容性.在共聚過程中,C4H3Cl2N3在219~222℃升華,三聚氰胺在300℃升華,在溫度繼續(xù)升高到550oC的過程中,氣相混合物充分混合并發(fā)生共聚反應(yīng).在共聚過程中,如果C4H3Cl2N3分子與C3N3(NH2)3反應(yīng),那么三聚氰胺沿著這個方向的聚合將終止,因此吸電子-Cl基團(tuán)將全部位于共聚分子的末端.相較于體相C3N4,CNClx樣品活性均有所提高,且隨著-Cl基團(tuán)數(shù)量的增加,CNClx樣品活性先提高后降低,其中CNCl0.15樣品活性最高.CNCl0.15在可見光下的析氫速率是體相C3N4的15.3倍,在420 nm處的表觀量子效率為13.6%.對RhB,MO和苯酚的降解速率分別為體相C3N4的5.82,7.93和9.53倍.構(gòu)建分子內(nèi)D-A體系以后,C3N4活性提高主要是因為隨著末端-Cl基團(tuán)的增加,材料的吸光能力和激子解離效率提高.而且-Cl基團(tuán)也可以充當(dāng)電子的俘獲位點(diǎn),濃度進(jìn)一步升高會降低電荷轉(zhuǎn)移的效率使活性降低.EIS的奈奎�