Heteroepitaxial Growth of Narrow Band Gap Carbon-Rich Carbon Nitride Using In Situ Polymerization to Empower Sunlight-Driven Photoelectrochemical Water Splitting
Notice bibliographique
Résumé
We describe an in situ -polymerized conformal thin layer coating of narrow band gap carbon-rich carbon nitride (NBG-CRCN) on titania nanorod arrays to design a binary semiconductor heterojunction photocatalyst. The in situ polymerization creates a strong interaction between the TiO 2 nanorod substrate and the carbon nitride film, which prevents leaching of CRCN in liquid electrolytes. A unique aspect of our work is developing an easy and inexpensive technique for the heteroepitaxial growth of mechanically and photochemically stable carbon nitride thin films with intimate contact at the CN:TNR heterojunction interface. This method aids in overcoming one of the main problems with carbon nitride (CN), namely, the inability to produce an evenly distributed CN coating on a substrate. The synthesized NBG-CRCN@TNR extends the visible light absorption to 700 nm (E g = 1.7 eV) and red-shifts the photoluminescence (PL) emission peak to 580 nm. The peak shifts and broadening in the Raman spectra of the NBG-CRCN@TNR hybrid compared to those in TNR confirm an unusually strong interaction between TiO 2 and NBG-CRCN. An easy and inexpensive technique to heteroepitaxially grow CRCN (002) on rutile TiO 2 (110) is confirmed by advanced characterization. High-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), selected-area electron diffraction (SAED), and grazing-incidence wide-angle X-ray scattering (GIWAXS) suggest the heteroepitaxial growth of (002) CRCN on rutile TiO 2 (110). Under AM1.5G solar illumination, the NBG-CRCN@TNR hybrid shows superior performance in photoelectrochemical water splitting, generating a photocurrent density as high as 4.3 mA cm –2 in 1 M KOH under 0.6 V external bias, rising to 8.4 mA cm –2 in the presence of a hole scavenger (methanol). An impressive hydrogen evolution rate of 26.51 μmol h –1 with 88.12% Faradaic efficiency is recorded. Establishing a high-quality interface between g-C 3 N 4 and titania permits effective charge carrier separation, leading to enhanced photocatalytic activity.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».