Co-dopaje sinérgico de Cs/P en g-C3N4 tubular para una evolución de hidrógeno fotocatalítica mejorada
Autores: Gao, Juanfeng; Lin, Xiao; Jiang, Bowen; Zhang, Haiyan; Li, Youji
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Co-dopaje sinérgico de Cs/P en g-C3N4 tubular para una evolución de hidrógeno fotocatalítica mejorada
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Fotocatalizadores
Producción de hidrógeno solar
Dopados con Cs y P
Vías de transporte de portadores de carga
Nitruro de carbono grafítico tubular
Tasa de evolución de hidrógeno
Licencia
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Desarrollar fotocatalizadores de alto rendimiento para la producción de hidrógeno solar requiere la modulación sinérgica de la composición química, la nanoestructura y las vías de transporte de portadores de carga. En este trabajo, informamos sobre un fotocatalizador de carbono nitruro grafítico tubular dopado con Cs y P (Cs/PTCN-x) sintetizado a través de una estrategia que integra el dopaje elemental con la ingeniería morfológica. Las caracterizaciones estructurales revelan que los átomos de fósforo sustituyen el carbono de la red para formar enlaces P-N, mientras que los iones Cs+ se intercalan entre las capas de g-C3N4, modulando colectivamente los estados electrónicos de la superficie y mejorando el transporte de carga. Bajo irradiación de luz visible (>= 400 nm), el catalizador optimizado Cs/PTCN-3 logra una impresionante tasa de evolución de hidrógeno de 8.085 mmol·g-1·h-1, más de 33 veces superior a la de g-C3N4 puro. Este rendimiento notable se atribuye a la sinergia multidimensional entre el ajuste de la estructura de bandas y la arquitectura tubular porosa jerárquica, que en conjunto mejoran la absorción de luz, la separación de carga y la cinética de reacción en la superficie. Este trabajo ofrece un enfoque versátil para el diseño racional de fotocatalizadores basados en g-C3N4 hacia una conversión eficiente de energía solar a hidrógeno.
Descripción
Desarrollar fotocatalizadores de alto rendimiento para la producción de hidrógeno solar requiere la modulación sinérgica de la composición química, la nanoestructura y las vías de transporte de portadores de carga. En este trabajo, informamos sobre un fotocatalizador de carbono nitruro grafítico tubular dopado con Cs y P (Cs/PTCN-x) sintetizado a través de una estrategia que integra el dopaje elemental con la ingeniería morfológica. Las caracterizaciones estructurales revelan que los átomos de fósforo sustituyen el carbono de la red para formar enlaces P-N, mientras que los iones Cs+ se intercalan entre las capas de g-C3N4, modulando colectivamente los estados electrónicos de la superficie y mejorando el transporte de carga. Bajo irradiación de luz visible (>= 400 nm), el catalizador optimizado Cs/PTCN-3 logra una impresionante tasa de evolución de hidrógeno de 8.085 mmol·g-1·h-1, más de 33 veces superior a la de g-C3N4 puro. Este rendimiento notable se atribuye a la sinergia multidimensional entre el ajuste de la estructura de bandas y la arquitectura tubular porosa jerárquica, que en conjunto mejoran la absorción de luz, la separación de carga y la cinética de reacción en la superficie. Este trabajo ofrece un enfoque versátil para el diseño racional de fotocatalizadores basados en g-C3N4 hacia una conversión eficiente de energía solar a hidrógeno.