内建电场与偶极场协同增强SnNb₂O₆/富氮C₃N₅ S型异质结光催化性能

摘要

定向电荷转移是调控光生载流子分离动力学的一种极具吸引力的策略。本文通过在SnNb₂O₆纳米片上原位生长C₃N₅纳米棒，设计一种具有强内建电场（IEF）和偶极场（DF）的新型2D/1DSnNb₂O₆/富氮C₃N₅S型异质结。通过构筑S型异质结，在界面处产生IEF，促进电荷从SnNb₂O₆向C₃N₅的定向迁移。与此同时，C₃N₅中的DF提供一种驱动力，将光生电子定向转移至活性位点。通过IEF和DF的协同效应，SnNb₂O₆/C₃N₅异质结实现了快速的定向电子转移，从而显著提高了电荷分离效率。研究结果表明，SnNb₂O₆/C₃N₅异质结的最佳产氢速率高达1090.0μmol·g^-1·h^-1 （反应过程中持续释放H₂气泡），分别是SnNb₂O₆和C₃N₅的38.8和10.7倍。此外，SnNb₂O₆/C₃N₅异质结在去除罗丹明B、四环素和Cr（Ⅵ）方面也表现出优异的光催化性能。通过电子顺磁共振（EPR）、时间分辨光致发光光谱（TPRL）和密度泛函理论（DFT）计算，本文系统探讨了SnNb₂O₆/C₃N₅异质结的定向电荷转移机制。这项研究为开发高效异质结光催化剂提供了一种可行的方法。

关键词

SnNb₂O₆/C₃N₅ / 内建电场 / 偶极场 / 光催化性能 / 定向电荷转移

基金资助

国家自然科学基金项目(22002102,61904118,62205231);; 江苏省研究生科研与实践创新项目(SJCX22＿1555);; 江苏省环境功能材料重点实验室资助