19.03.2020 - World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd.

Neuartiger Ansatz zur Verbesserung der Leistung von graphitischem Kohlenstoffnitrid

In einem in NANO veröffentlichten Bericht unterstreichen Wissenschaftler der Jiangxi University of Science and Technology, der Guangdong University of Petrochemical Technology, der Gannan Medical University und der Nanchang Hangkong University in China die Bedeutung des Defekt-Engineerings zur Förderung der katalytischen Leistung, indem sie eine einfache und effiziente Möglichkeit zur Modifizierung und Optimierung des metallfreien Halbleiter-Photokatalysators Graphitkohlenstoffnitrid (g-C3N4) bieten, um die beiden Probleme der Umweltverschmutzung und des Mangels an fossilen Ressourcen zu lösen.

Mit dem raschen Wachstum der Industrialisierung und der Bevölkerung sind die Umweltverschmutzung und die Verknappung der fossilen Ressourcen zu zwei großen Herausforderungen für eine nachhaltige soziale Entwicklung im 21. Daher ist die Entwicklung einer umweltfreundlichen Behandlungstechnologie unerlässlich.

Die Halbleiter-Photokatalysetechnologie hat sich aufgrund ihrer grünen, ungiftigen und hohen Effizienz durch die Nutzung von Sonnenenergie zu einer der vielversprechendsten Strategien entwickelt. In letzter Zeit hat graphitisches Kohlenstoffnitrid (g-C3N4) als neuer Halbleiter-Photokatalysator aus nichtmetallischem Polymer aufgrund seiner besseren Stabilität und optischen Eigenschaften große Aufmerksamkeit im photokatalytischen Bereich erregt. Die photokatalytische Aktivität von blankem g-C3N4 ist aufgrund seiner kleineren Oberfläche und der schnellen Rekombination von photogenerierten Trägern unter Bestrahlung mit sichtbarem Licht unbefriedigend.

In dieser Arbeit wurde Harnstoff als aktivierter Träger für die Stickstoffleerstellen auf der Basis von blankem g-C3N4 durch die Kalzinierung von Melamin verwendet. Dies führte zu einer großen Verbesserung der photokatalytischen Leistung für den Abbau von organischen Farbstoffen in Wasser, wie Rhodamin (RhB), Säureorange II, Methylorange (MO) und Methylblau (MB) unter Bestrahlung mit sichtbarem Licht (λ > 420nm). So wurde die elektrokatalytische Leistung für die Entwicklung von Wasserstoff aufgrund der breiteren Lichtreaktion, der effizienten Erzeugung und der Migration von Elektronen-/Lochladungsträgern erreicht.

Man hofft, dass diese Forschung eine Idee über das innovative Design, die Synthese und die Herstellung von modifizierenden g-C3N4- und anderen N-basierten Photokatalysatoren liefern wird. Es besteht ein Potenzial für die Anwendung dieses Katalysators zur Behandlung von Umweltschadstoffen und zur Aufbereitung neuer Energie.

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