バンドマッチに基づいた効果的な界面を有するg-C3N4/Zn2GeO4ヘテロ接合の可視光光触媒活性の向上

ヘテロ接合光触媒の製造は、光生成チャージキャリアの分離速度を速めるための重要な戦略であり、ますます注目を集めています。しかし、効率的なヘテロ接合光触媒を製造するためには、個々の材料、バンドオフセット、効果的な界面という3つの要因の選択が依然として重要です。ここでは、同じ水性分散媒の中で2つの個々の材料の表面電荷を制御することにより、効果的な界面を有するg-C3N4/Zn2GeO4光触媒を設計しました。これは、反対の電荷を持つ粒子間の静電的引力を利用しています。反対の表面電荷（OSC）を持つg-C3N4/Zn2GeO4ヘテロ接合は、純粋なg-C3N4、純粋なZn2GeO4、および同一表面電荷（ISC）を持つg-C3N4/Zn2GeO4よりもメチレンブルーの分解に対する可視光光触媒活性が高いことが示されました。光吸収スペクトル、吸着能力、および光電流応答の調査により、光生成キャリアの改善された分離がOSC g-C3N4/Zn2GeO4サンプルの光触媒活性の向上の主な理由であることが明らかになりました。理論計算と組み合わせて、g-C3N4とZn2GeO4の間の界面相互作用と電荷移動の微視的メカニズムを調査しました。g-C3N4のN 2p状態の光生成電子は、Zn2GeO4のZn 4sおよびGe 4sハイブリッド状態に直接励起されました。本研究におけるg-C3N4/Zn2GeO4複合触媒の設計と製造の戦略は、他の効率的なヘテロ接合光触媒の製造にも非常に有用です。