江苏科技大学郭峰/施伟龙 CEJ: 一步简单碳掺杂改性g-C₃N₄实现高效协同压电辅助-光催化纯水制备H₂O₂

本文研究了一种通过简单的一步碳掺杂改性石墨氮化碳（g-C₃N₄）的方法，以实现高效协同压电辅助光催化纯水制备过氧化氢（H₂O₂）。背景方面，传统的H₂O₂生产方法存在能耗高和环境损害的问题，而太阳能驱动的半导体光催化剂如g-C₃N₄因其能带结构优势备受关注。然而，g-C₃N₄在光催化过程中存在光生电子-空穴对快速复合和氧还原活性位点动力学缓慢的问题。研究目的是通过碳掺杂改性g-C₃N₄，增强其光吸收能力和压电响应，从而提高催化活性。实验结果表明，碳掺杂后的C-GCN在光照和超声共同作用下，H₂O₂产率达到56.1μM/h，显著优于单独光催化条件下的表现。结论指出，碳掺杂不仅优化了g-C₃N₄的能带结构和载流子密度，还提供了O₂活性位点，实现了光激活压电催化的协同效应，为高效H₂O₂生产提供了一种简单且有效的策略。