石墨烯凭其固有的2D结构,具有高导电性,使其在二维异质结中界面电荷转移及分离中有很大研究价值。更为重要的是,通过酸处理石墨烯会使其表面产生更多的羟基数量,以至于更好地与无机的BVNS相连接,从而有效调制ZnPc的组装。这里,通过羟基诱导的两步组装策略:先酸处理石墨烯,然后将ZnPc涂到BVNS上,成功制备了超薄的酞菁锌/石墨烯/BiVO4纳米片(ZnPc/G/BVNS)。该异质结构用于有效的宽范围可见光下转换CO2,其光催化活性相对于BiVO4纳米片提高了14倍,这将其归因于预修饰的石墨烯-调制组装增加了高分散的ZnPc数量,进而促进Z型电荷转移及分离。
Figure 1. (a)4ZnPc/BVNS和(b)4ZnPc/1.5G/BVNS的TEM图,BVNS, 4ZnPc/BVNS, 1.5G/BVNS和4ZnPc/1.5G/BVNS的(c)DRS谱和(d)FT-IR谱,(e)不同样品的高分辨N 1s XPS谱。
Figure 2.(a)与形成羟基自由基有关的荧光光谱,不同样品在可见光照射下,(b)EIS谱对比及(c)CO2还原光催化活性表征,(d)和4ZnPc/1.5G/BVNS样品的光催化循环测试。
Figure 3. (a) N2氛围中波长分别为660 nm和520 nm的光照射下所测量的SPS响应,(b)不同单色光照射下的FS光谱,不同样品在(c)CO2鼓泡体系中的电化学还原曲线,以及(d)CO2-TPD曲线。
Figure 4.Z型光生电荷转移及分离示意图,主要诱导ZnPc/G/BVNS表面的光化学反应。
该研究工作由哈尔滨工业大学的唐冬雁教授课题组于2020年发表在Chem.Commun.期刊上。原文:Graphene-modulated assembly of zinc phthalocyanine on BiVO4 nanosheets for efficient visible-light catalytic conversion of CO2