In⁃situ Construction of N-defective g-C3N5/CdS/Ti3C2 Schottky Junction for High-efficiency Photocatalytic NO Removal

doi:10.7503/cjcu20240488

Abstract

Abstract:

The synergy of two widely developed modulation techniques， defect engineering and heterostructure construction， was integrated to substantially improve photocatalytic performance and a series of N-defective g-C₃N₅/CdS/Ti₃C₂ photocatalysts were successfully constructed. Through the rational combination of vacancy engineering and multi-component charge transfer mode， the photocatalytic performance of the designed optimal g-C₃N _x /CdS/Ti₃C₂ photocatalyst reached equilibrium at 60.21% within 10 min of visible light irradiation in a flow reactor， which was 2.7 and 2.4 times that of pure g-C₃N _x and CdS， respectively. Furthmore， the NO₂ production rate of g-C₃N _x /CdS/Ti₃C₂ is several times lower than other catalysts. Additionally， the charge carrier transfer pathway was deduced by analyzing the active species via electron paramagnetic resonance（EPR） and trapping experiment. The in-situ diffuse reflectance Fourier transform infrared spectroscopy（in-situ DRIFTS） experiment further revealed the mechanism of photocatalytic removal of NO in the g-C₃N _x /CdS/Ti₃C₂ system. This research provides a new standpoint for the reasonable design of vacancy engineering and heterogeneous structures for effective NO removal.

Key words: Photocatalysis, NO, g-C₃N _x, Ti₃C₂, CdS

CLC Number:

O643

TrendMD:

KANG Sha, ZHANG Ke, WEI Yajing, WANG Chuanyi. In⁃situ Construction of N-defective g-C₃N₅/CdS/Ti₃C₂ Schottky Junction for High-efficiency Photocatalytic NO Removal[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(4): 20240488.

Figures/Tables 13

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Sample	S_BET/（m²·g^‒1）	Pore volume/（cm³·g^‒1）	Pore size/nm
g⁃C₃N _x	1.49	0.02	54.48
CdS	21.52	0.07	13.40
g⁃C₃N _x /CdS	81.97	0.23	11.46
g⁃C₃N _x /CdS/Ti₃C₂⁃20%	135.52	0.39	11.39

Sample	S_BET/（m²·g^‒1）	Pore volume/（cm³·g^‒1）	Pore size/nm
g⁃C₃N _x	1.49	0.02	54.48
CdS	21.52	0.07	13.40
g⁃C₃N _x /CdS	81.97	0.23	11.46
g⁃C₃N _x /CdS/Ti₃C₂⁃20%	135.52	0.39	11.39

Catalyst	A₁	τ₁/ns	A₂	τ₂/ns	Τ_avg/ns
g⁃C₃N _x	0.296	1.56	0.024	9.73	4.30
CdS	0.099	1.19	0.025	29.99	26.08
g⁃C₃N _x /CdS/Ti₃C₂⁃20%	0.064	2.32	0.030	33.65	33.20

Catalyst	A₁	τ₁/ns	A₂	τ₂/ns	Τ_avg/ns
g⁃C₃N _x	0.296	1.56	0.024	9.73	4.30
CdS	0.099	1.19	0.025	29.99	26.08
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