MOF衍生的g-C₃N₄/ZnIn₂S₄ S型异质结：界面工程增强光催化NO转化

摘要

为应对大气中日益严峻的氮氧化物（NO_x）污染问题，亟需开发兼具高效性与高选择性的光催化剂。本研究构建了g-C₃N₄/ZnIn₂S₄（CN/ZIS） S型异质结光催化剂，其中通过MOF衍生策略合成了具有中空管状形貌的ZnIn₂S₄,g-C₃N₄则作为高效电子转移平台。优化后的CN/ZIS-0.1在可见光照射下表现出显著提升的光催化性能，NO去除效率达67.29%，显著高于原始g-C₃N₄（41.41%）和ZIS（27.8%）；同时NO向硝酸盐的选择性转化率达到77.47%，亦明显优于g-C₃N₄（49.01%）。材料表征结果表明，CN/ZIS-0.1不仅有更宽的光吸收范围，其独特结构还提供了更多反应位点。光电化学测试与DFT计算进一步证实，CN/ZIS界面形成的内建电场（BIEF）驱动光生电子向g-C₃N₄表面迁移、空穴向ZIS表面定向迁移，从而促进关键活性物种生成并增强NO吸附。本工作不仅证明了MOF衍生中空结构与二维半导体耦合构建S型异质结在NO光催化氧化中的潜力，还为开发高选择性NO光催化剂提供有效策略。

关键词

光催化 / NO转化 / g-C₃N₄/ZnIn₂S₄异质结 / 界面工程 / S型异质结

基金资助

国家自然科学基金(52473327,51802351,51572295,21273285); 国家重点研发计划(2021YFA1501300,2019YFC1907602); 中国石油大学(北京)科研基金(2462017YJRC048)资助