康莎, 章柯, 卫亚静, 王传义

高等学校化学学报 2025, 46 (4): 20240488-. DOI:10.7503/cjcu20240488

摘要（258）

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采用简单的溶剂热法合成了一系列具有N空位的g-C₃N₅/CdS/Ti₃C₂复合光催化剂. 通过缺陷工程和异质结的协同作用, 所设计的最佳比例g-C₃N _x /CdS/Ti₃C₂复合材料的光催化性能分别是g-C₃N _x 和CdS的2.7和2.4倍. 由于光吸收率的提高和界面电荷迁移的改善, 在可见光照射下, 10 min内g-C₃N _x /CdS/Ti₃C₂对流动反应器内的NO去除率达到60.21%, NO₂的生成率仅为2.08%. 通过电子顺磁共振(EPR)和捕获实验分析了活性物种并推断出光生载流子的迁移途径. 此外, 通过原位漫反射傅里叶变换红外光谱(in-situ DRIFTS)进一步揭示了g-C₃N _x /CdS/Ti₃C₂体系光催化去除NO的机理. 研究结果为利用空位工程和异质结构的协同作用有效去除NO提供了新的思路和实验依据.

在上述分析的基础上，深入了解光生电荷的迁移效率与电子能带结构之间的联系是十分重要的，合适的带隙可以提高半导体光催化剂对太阳光的利用率. 如图8（A）和（C）所示，根据Kubelk-Munk方程计算出的g-C₃N _x 和CdS带隙分别为2.28和2.55 eV. 通过Mott-Schottky方法确定了g-C₃N _x 和CdS的平带电位［27］. 如图8（B）和（D）所示， g-C₃N _x 和CdS的斜率均为正，表明它们是n型半导体. 根据公式E_NHE=E_Ag/AgCl+0.059pH+0.197，算得g-C₃N _x 和CdS的平带电位分别为?1.10和?0.71 V，则g-C₃N _x 和CdS的导带电位分别为?0.90和?0.51 V（vs. NHE）.