Konstruktion eines 2D/2D Kristallinen Porösen Materials Basierenden S-Schema Heterojunktions für Effiziente Photokatalytische H2-Produktion

Zusammenfassung Im Allgemeinen verhindert die niedrige Elektronen-Loch-Trennungseffizienz von kovalenten organischen Rahmenstrukturen (COFs), dass ihre katalytische Leistung zufriedenstellende Ergebnisse erzielt. Aus diesem Grund wird die Schaffung von Heterojunktion als effektive Strategie betrachtet, leidet jedoch normalerweise unter dimensionalen Fehlanpassungen des integrierten Materials, selbst auf Kosten seiner Redoxkapazität. Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, wird eine neuartige 2D/2D S-Schema Heterojunktion zwischen H2N–Cu–MOF (NCM) und TpPa–1–COF (TP1C) erfolgreich konstruiert, um eine effiziente photokatalytische H2-Produktion zu erreichen. Die passenden Dimensionen der beiden kristallinen porösen Materialien ermöglichen den integrierten Materialien eine Fülle von reaktiven Oberflächenstandorten, starke Wechselwirkungen und eine optimierte elektronische Struktur. Darüber hinaus kann die Kombination von zwei kristallinen porösen Materialien auch eine S-Schema Heterojunktion bilden, die nicht nur die Trennung des Elektronen-Loch-Paares fördert, sondern auch die Redoxfähigkeit erhält, wodurch die katalytische Kompetenz erheblich gesteigert wird. Infolgedessen erreicht die Rate von optimalen 20 % NCM/TP1C in der photokatalytischen H2-Produktion 4,19 mmol g −1 h −1, was 46,5-mal höher ist als die von nacktem NCM und 22,1-fach über der von reinem TP1C. Diese Forschung bietet eine innovative Perspektive für die Bildung von S-Schema Heterojunktion auf der Basis von porösen Kristallmaterialien zur effizienten Nutzung solarer Energie.