(a) Imagen TEM de BCN; (b) Espectros de reflectancia difusa UV-vis, (c) espectros PL en estado estacionario, (d) respuestas de fotocorriente transitoria y (e) N2-TPD de CN y BCN; (f) Instantáneas de simulación MD de BCN. Crédito:WANG Weikang
Investigadores del Instituto de Física del Estado Sólido, Los Institutos de Ciencias Físicas de Hefei desarrollaron nanoláminas de nitruro de carbono dopado con boro con coordinación B-N-C para estabilizar los átomos de nitrógeno activo expuestos a la superficie y mejorar drásticamente el rendimiento de la síntesis de amoníaco fotocatalítico. Sus hallazgos fueron publicados en Pequeña .
Es bien sabido que el nitrógeno (N 2 ) representa ~ 78% en nuestro entorno atmosférico, que es un elemento esencial para casi todas las formas de vida, incluidas las plantas y los animales de la tierra.
Hasta ahora, la tecnología más madura de amoníaco sintético artificial (NH3) es el proceso Haber-Bosch de más de un siglo, operado en condiciones drásticas debido a la característica intrínsecamente inerte de N 2 moléculas.
En la actualidad, fotocatalítico N 2 La reducción ha sido considerada como un medio prometedor para el NH sostenible. 3 síntesis en condiciones ambientales. Como una clase de fotocatalizador semiconductor de polímero libre de metales, nitruro de carbono grafítico (g-C 3 norte 4 ) posee muchas ventajas, como bajo costo, abundancia, actividad de luz visible superior y alta estabilidad química / fotoquímica, exhibiendo un gran potencial para la reacción fotocatalítica de reducción de nitrógeno (NRR).
Sin embargo, Todavía existen varios problemas asociados con el NRR usando el g-C 3 norte 4 fotocatalizador basado en Es un tema importante que los átomos de nitrógeno activos expuestos (p. Ej., átomos de N de borde o amino) en g-C 3 norte 4 podría participar en la síntesis de NH3 durante la NRR fotocatalítica.
Es más, el prístino volumen g-C 3 norte 4 generalmente posee una superficie específica relativamente baja, que es adverso a la N 2 adsorción y activación, así como una alta tasa de recombinación de electrones y huecos fotogenerados, resultando en su baja eficiencia fotocatalítica.
Por lo tanto, Desarrollar estrategias efectivas para estabilizar átomos de nitrógeno activo expuestos a la superficie de g-C. 3 norte 4 , capaz de mejorar la N 2 adsorción / activación y utilización de luz visible, inhibir de forma simultánea y eficaz la recombinación de portadores fotogenerados en g-C 3 norte 4 , es de importancia crítica y muy necesaria para lograr una g-C de alta eficiencia 3 norte 4 fotocatalizadores basados.
Aquí en, el equipo sintetizó la g-C porosa dopada con B 3 norte 4 nanoláminas (BCN) mediante un sencillo enfoque de tratamiento térmico que utiliza diciandiamida (DICY) y óxido de boro (B2O3) como reactivos. La coordinación B-N-C formada en BCN no solo mejoró efectivamente la recolección de luz visible y suprimió la recombinación de portadores fotogenerados en g-C 3 norte 4 , pero también actuó como el sitio catalítico activo para N 2 adsorción, activación e hidrogenación.
El BCN sintetizado exhibió una alta actividad NRR fotocatalítica impulsada por luz visible, que ofrece un NH 3 tasa de rendimiento de 313,9 μmol g – 1 h – 1, casi 10 veces más para g-C prístino 3 norte 4 .
