图1:g-C3N4的结构和能带工程策略
图1展示了石墨相氮化碳(g-C3N4)的层状结构,以及通过能带工程调节其光催化性能的策略。这些策略包括形态控制、晶型与缺陷调节、掺杂等,旨在提高g-C3N4的光生电荷分离效率和表面氧化还原反应活性。
图2:光催化H2O2生产的基本过程和原理
图2描述了光催化过程中的基本步骤,包括光吸收、电荷载流子的产生和分离,以及最终的表面氧化还原反应。这些步骤共同决定了光催化剂的效率和选择性。
图3:g-C3N4的能带工程和光催化H2O2生产的可能路径
图3展示了g-C3N4的能带结构和光催化H2O2生产的可能反应路径,包括直接的两电子氧还原反应和间接的单电子氧还原反应。
图4:g-C3N4量子点的形貌控制
图4展示了通过热氧化和酸刻蚀方法制备的g-C3N4量子点,以及其对能带结构和光催化性能的影响。量子点的强量子限制效应改变了g-C3N4的能带结构,从而影响了其光催化活性。
图5:高晶型g-C3N4的能带结构调控
图5展示了通过熔盐法制备的高晶型g-C3N4,以及其能带结构的变化。高晶型g-C3N4显示出更高的分子有序性和改善的光催化性能。
图6:g-C3N4的缺陷控制能带结构
图6展示了g-C3N4中不同类型氮缺陷的能带结构调控。氮缺陷的引入改变了g-C3N4的能带结构,从而影响了其光催化活性。
图7:非金属掺杂g-C3N4的能带结构调控
图7展示了通过非金属元素掺杂(如C、O、B、P、S)调节g-C3N4的能带结构。掺杂可以改变g-C3N4的光吸收能力和电荷载流子的分离效率。
图8:金属掺杂g-C3N4的能带结构调控
图8展示了通过金属元素掺杂(如K、Ni、Pt)调节g-C3N4的能带结构。金属掺杂可以提高g-C3N4的电子传输效率和光催化活性。
图9:g-C3N4基复合光催化剂的能带结构工程
图9展示了通过构建g-C3N4与其他半导体的异质结来调节能带结构,以提高光催化H2O2生产的性能。
图10:g-C3N4同质结的能带结构调控
图10展示了通过g-C3N4的不同晶型构建同质结,以及通过共聚单体分子调节能带结构,以增强光催化性能。
图11:其他策略调控g-C3N4的能带结构
图11展示了除了掺杂、晶型控制和缺陷工程之外的其他策略,如酸-碱处理、边缘功能化和插层,用于调节g-C3N4的能带结构。