通过提供更大的比表面积，更多的暴露活性位点，更短的扩散路径和更好的质量交换通道，将C₃N₄尺寸从大块材料剥落到超薄纳米片是一种有前途的方法。迄今为止，在通过自上而下和自下而上的途径剥离大量C₃N₄方面已经做出了很多努力，甚至可以产生单原子层厚的C₃N₄纳米片。具有原子层厚的C₃N₄纳米片具有超短的载流子转移和离子/分子迁移路径，可增强光催化性能。然而，对超薄C₃N₄纳米片的电子构型进行合理的调制仍然是一个挑战，因为现有的剥落策略存在不可控的原子缺陷和边缘官能团，从而导致太阳能转化效率低。近日，昆士兰大学王连洲，北京工业大学王金淑等人研究了一种后氧化还原方法，以通过液体剥离和碳还原形成具有优化电子构型的原子层厚的超薄C₃N₄纳米片（C_Red-AT-C₃N₄）。特别地，C_Red-AT-C₃N₄在可见光辐射（λ> 420 nm）下可以显著提高光催化制氢性能。超过了大多数现有的基于C₃N₄的光催化剂。

文章要点：

1）通过创新的后氧化还原工艺设计了一种原子厚度C₃N₄纳米片的电子构型的简便策略，该工艺包括顺序化学蚀刻和C簇热还原。

2）SEM和TEM的观察结果显示，AT-C₃N₄和C_Red-AT-C₃N₄表现出相似的形态。与原始C₃N₄相比，热剥落过程使C₃N₄变薄，边缘尺寸减小，同时孔更多。HRTEM清楚地观察到，具有从几纳米到几十纳米的大尺寸范围的纳米尺寸的孔分布在整个片材中。在边缘上还观察到C_Red-AT-C₃N₄具有单层以及周期性堆积层，这表明从厚的C₃N₄从聚集体转变为明显的多孔纳米片。

3）C_Red-AT-C₃N₄的光催化性能显着提高归因于剥离优化和电子结构的综合优化。一方面，中孔层状提供许多用于吸附和光催化反应的表面活性部位，缩短了电子和空穴从本体到表面的扩散距离，并加快了反应物和产物的转移。另一方面，C_Red-AT-C₃N₄改善了光诱导载流子的面内迁移率，并使电子快速迁移并因此阻碍了与空穴的复合。最后，通过N的取代引起的缺陷状态可以使带隙变窄并扩大光吸收区域。

Yongli Li, et al, Post-redox Engineering Electron Configurations of Atomic Thick C3N4 Nanosheets for Enhanced Photocatalytic Hydrogen Evolution,

Applied Catalysis B: Environmental,2020

DOI: 10.1016/j.apcatb.2020.118855

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337320302708