优化氮化碳纳米片/球形共轭聚合物S型异质结界面电场以促进析氢反应

摘要

基于氮化碳设计异质结是提升光催化效率的有效途径。本研究通过简便高效的球磨技术，构建了由氮化碳纳米片（GCNNS）与供体-受体共轭聚合物（聚对氨基亚苄基异苯胺，PASO）组成的全有机S型无金属异质结。该异质结展现出优异的光催化产氢性能，优化后的GCNNS/PASO-10样品的产氢速率达到10.12mmol·g^-1·h^-1，分别是GCNNS和PASO的5.9倍和19.5倍。这种提升源于独特的界面结合作用、增强的可见光吸收能力以及S型异质结强内建电场促进的高效电荷分离。理论计算与表征结果表明，该异质结的S型机制实现了能带最优匹配并推动了空间电荷的有效分离，从而显著提升了光催化活性。本工作揭示了全有机材料在异质结构建中的独特优势，为设计先进S型体系以实现可持续能源转化提供了新思路。

关键词

全有机异质结 / 氮化碳纳米片 / S型异质结 / 产氢 / D-A共轭聚合物

基金资助

国家自然科学基金(22302085,22172069); 山东省自然科学基金(ZR2024QB046,ZR2021ME071); 聊城大学科研项目(318052272)资助; 张华阳与王少彬获澳大利亚研究委员会发现项目(DP230102406,DP240102787); 桂冠学者计划(FL230100178)支持