在氮化碳（C₃N₄）中建立高效的电荷转移通道以提高其光催化活性仍然是一个具有挑战性的问题。

近日，黑龙江大学蒋保江教授，付宏刚教授，中科大张群教授首次提出了单原子Cu键合N（Cu-N_X）的C₃N₄层工程设计以解决上述难题。

文章要点

1）研究人员通过叶绿素钠铜盐插层形成三聚氰胺超分子前驱体，然后控制热解以形成Cu-N_X。

2）研究人员研究了两组Cu-N_x：一组中每个Cu原子与三个面内N原子键合，另一组中每个Cu原子与相邻两个C₃N₄层的四个N原子键合，从而形成面内和层间电荷转移通道。此外，超快光谱进一步证明了Cu-N_x可以大大改善电荷载流子的面内和层间分离/转移，进而提高光催化效率。

3）该催化剂具有优异的可见光光催化制氢速率（≈212 µmol h^-1/0.02g催化剂），是本体C₃N₄的30倍。此外，在可见光催化下苯的氧化转化率高达92.3％，选择性达到99.9％。

Xudong Xiao, et al, A Promoted Charge Separation/T ransfer System from Cu Single Atoms and C₃N₄ Layers for Efficient Photocatalysis, Adv. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adma.202003082

https://doi.org/10.1002/adma.202003082