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首页> 美国卫生研究院文献>International Journal of Molecular Sciences >Metal-Free Carbon Quantum Dots Implant Graphitic Carbon Nitride: Enhanced Photocatalytic Dye Wastewater Purification with Simultaneous Hydrogen Production
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Metal-Free Carbon Quantum Dots Implant Graphitic Carbon Nitride: Enhanced Photocatalytic Dye Wastewater Purification with Simultaneous Hydrogen Production

机译：无金属碳量子点植入石墨碳氮化物：同时产生氢气的增强型光催化染料废水净化

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摘要

The use of photocatalysts to purify wastewater and simultaneously convert solar energy into clean hydrogen energy is of considerable significance in environmental science. However, it is still a challenge due to their relatively high costs, low efficiencies, and poor stabilities. In this study, a metal-free carbon quantum dots (CQDs) modified graphitic carbon nitride photocatalyst (CCN) was synthesized by a facile method. The characterization and theoretical calculation results reveal that the incorporation of CQDs into the g-C N matrix significantly improves the charge transfer and separation efficiency, exhibits a redshift of absorption edge, narrows the bandgap, and prevents the recombination of photoexcited carriers. The hydrogen production and simultaneous degradation of methylene blue (MB) or rhodamine B (RhB) in simulated wastewaters were further tested. In the simulated wastewater, the CCN catalyst showed enhanced photodegradation efficiency, accompanied with the increased hydrogen evolution rate (1291 µmol·h ·g ). The internal electrical field between the g-C N and the CQDs is the main reason for the spatial separation of photoexcited electron-hole pairs. Overall, this work could offer a new protocol for the design of highly efficient photocatalysts for dye wastewater purification with simultaneous hydrogen production.
机译：在环境科学中，使用光催化剂净化废水并同时将太阳能转化为清洁的氢能具有重要意义。然而，由于它们相对较高的成本，较低的效率和较差的稳定性，仍然是一个挑战。在这项研究中，通过一种简便的方法合成了一种无金属的碳量子点（CQDs）改性的石墨氮化碳光催化剂（CCN）。表征和理论计算结果表明，将CQDs掺入g-C N基质中可显着提高电荷转移和分离效率，表现出吸收边的红移，使带隙变窄，并防止光激发载流子的重组。进一步测试了模拟废水中的氢气产生和亚甲基蓝（MB）或若丹明B（RhB）的同时降解。在模拟废水中，CCN催化剂显示出更高的光降解效率，并伴随着析氢速率的增加（1291 µmol·h·g）。 g-C N和CQD之间的内部电场是光激发电子-空穴对空间分隔的主要原因。总的来说，这项工作可以为设计用于染料废水净化和同时制氢的高效光催化剂提供一个新的协议。

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