(a) immagine TEM di BCN; (b) spettri di riflettanza diffusa UV-vis, (c) spettri PL allo stato stazionario, (d) risposte fotocorrenti transitorie e (e) N2-TPD di CN e BCN; (f) Istantanee di simulazione MD di BCN. Attestazione:WANG Weikang
Ricercatori dell'Istituto di Fisica dello Stato Solido, Gli Hefei Institutes of Physical Science hanno sviluppato nanofogli di nitruro di carbonio drogato con boro con coordinazione B-N-C per stabilizzare gli atomi di azoto attivi in superficie e migliorare notevolmente le prestazioni di sintesi dell'ammoniaca fotocatalitica. I loro risultati sono stati pubblicati in Piccolo .
È noto che l'azoto (N 2 ) rappresenta circa il 78% nel nostro ambiente atmosferico, che è elemento essenziale per quasi tutte le forme di vita comprese le piante e gli animali sulla terra.
Fino ad ora, la tecnologia più matura dell'ammoniaca sintetica artificiale (NH3) è il secolare processo Haber-Bosch, operato in condizioni drastiche a causa della caratteristica intrinsecamente inerte di N 2 molecole.
Attualmente, fotocatalitico N 2 la riduzione è stata considerata un mezzo promettente per NH . sostenibile 3 sintesi in condizioni ambientali. Come classe di fotocatalizzatori a semiconduttore polimerici privi di metalli, nitruro di carbonio grafitico (g-C 3 n 4 ) presenta numerosi vantaggi, come basso costo, abbondanza, attività superiore alla luce visibile ed elevata stabilità chimica/fotochimica, esibendo un grande potenziale per la reazione di riduzione dell'azoto fotocatalitico (NRR).
Però, esistono ancora diversi problemi associati all'NRR utilizzando il g-C 3 n 4 a base di fotocatalizzatore. È un problema importante che gli atomi di azoto attivi esposti (ad es. edge o ammino N atomi) in g-C 3 n 4 potrebbero partecipare alla sintesi di NH3 durante l'NRR fotocatalitico.
Inoltre, la massa incontaminata g-C 3 n 4 possiede generalmente una superficie specifica relativamente bassa, che è avverso al N 2 adsorbimento e attivazione, così come un alto tasso di ricombinazione di elettroni e lacune fotogenerati, con conseguente bassa efficienza fotocatalitica.
Perciò, sviluppo di strategie efficaci per stabilizzare atomi di azoto attivi di g-C . esposti in superficie 3 n 4 , in grado di migliorare il N 2 adsorbimento/attivazione e utilizzo della luce visibile, simultaneamente inibendo efficacemente la ricombinazione dei portatori fotogenerati in g-C 3 n 4 , è di fondamentale importanza e altamente necessario per ottenere g-C . ad alta efficienza 3 n 4 fotocatalizzatori a base.
qui, il team ha sintetizzato il g-C . drogato con B poroso 3 n 4 nanosheets (BCN) mediante un facile approccio di trattamento termico utilizzando diciandiammide (DICY) e ossido di boro (B2O3) come reagenti. La coordinazione B-N-C formata in BCN non solo ha migliorato efficacemente la raccolta della luce visibile e ha soppresso la ricombinazione dei portatori fotogenerati in g-C 3 n 4 , ma ha anche agito come sito attivo catalitico per N 2 adsorbimento, attivazione e idrogenazione.
Il BCN così sintetizzato ha mostrato un'elevata attività NRR fotocatalitica guidata dalla luce visibile, offrendo un NH 3 tasso di resa di 313,9 μmol g–1 h–1, quasi 10 volte di quello per g-C . incontaminato 3 n 4 .
