活性高、选择性好、稳定性高是衡量的光催化剂的重要指标。通过精确设计和可变调控构筑性能优异的半导体异质结光催化剂一直面临巨大挑战。g-C3N4/TiO2-B{100}异质结的光催化性能仍存在争议。
近日，量子科学中心/英国威廉希尔唯一官网刘晓洁课题组分析了它的电子性质和光学性质，讨论了光致载流子的迁移特征，证明了g-C3N4/TiO2-B{100}异质结是直接Z型光催化剂，证实了g-C3N4/TiO2-B{100}异质结是全解水的光催化剂( Phys. Chem. Chem. Phys., 2022, 24, 17703–17715)。光致载流子的定向迁移决定了光催化机制。然而，精确调控载流子的迁移难以实现，课题组提出了F选择性取代掺杂的调控方案，成功地实现了光催化机制的调控，揭示了F@g-C3N4/TiO2-B(001)异质结中光致载流子的迁移特征，证实了FN2@g-C3N4/TiO2-B(001)异质结是直接Z-型光催化剂，证明了FC1@g-C3N4/TiO2-B(001)异质结是II型光催化剂(J. Phys. Chem. C 2023, 127, 1828−1840)。界面相互作用强度决定了光致载流子的分离程度。然而，层间弱相互作用削弱了光致载流子的空间分离，课题组提出了金属(Li)-非金属(F)共掺杂的调控方案，成功地增强了层间相互作用，促进了光致载流子的空间分离，提升了g-C3N4/TiO2-B(001)异质结的光催化能力，证实了Li-F共掺的g-C3N4/TiO2-B(001)异质结是一种性能优异的析氢光催化剂(Sustainable Energy Fuels, 2023, 7, 1633–1644)。系列研究成果第一作者为博士研究生苑晓嘉，通讯作者为刘晓洁老师。
链接网址：
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/cp/d2cp01507b/unauth
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpcc.2c07731
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/se/d3se00003f/unauth
