双端调制g-C₃N₄异质结

纯C₃N₄最高STH 1.39%

富氮空位双端修饰构建Z型异质结，实现纯g-C₃N₄催化剂全解水，太阳能制氢效率创同类最高。

Tao, Jiang · 王赵武 · Guo, Wei · Shixin, Wu · Huang, Liqiu · Li, Derun · Xuefeng, Ruan · Yichao, Liu · Changzhong, Jiang · Ren, Feng

ACS Energy Letters 2024

具体参数

析氢速率

{'zh': '1.51', 'en': '1.51'} mmol g⁻¹ h⁻¹

析氧速率

{'zh': '0.75', 'en': '0.75'} mmol g⁻¹ h⁻¹

太阳能制氢效率

{'zh': '1.39', 'en': '1.39'} %

技术优势

纯 C₃N₄ 就能全解水

双端分别调制为产氢端和产氧端并构成 Z 型结构，无须与其它半导体复合即可同时析出 H₂ 和 O₂。

STH 创同类纪录

AM1.5G 下太阳能制氢效率达 1.39%，在纯 g-C₃N₄ 催化剂（含助催化剂）中报道最高，证明该体系把太阳能转成氢的本领在同类中领先。

双端协同分工

产氢端和产氧端分离，把空穴和电子分别导向水的氧化与还原位点，减少复合，因此 H₂ 和 O₂ 能按接近 2:1 的比例持续生成。

应用场景

• 光催化全解水：让同一种纯 g-C₃N₄ 双端分工，直接同时产出氢和氧。
• 人工光合作用：模拟自然光合把水分解成氢燃料，替代牺牲剂体系。
• 太阳能制氢：AM1.5G 下 1.39% 的 STH 把太阳能直接存进氢键里。
• 可再生氢能系统：提供不含贵金属的纯 g-C₃N₄ 产氢路线，便于接入可再生氢体系。