Fluolab【JACS】单分子定位显微镜立大功，揭示了局部应变对石墨相氮化碳（g-C₃N₄）光催化反应的影响
总结
研究利用单分子定位显微镜结合坐标共定位（CBC）分析，揭示了局部应变对石墨相氮化碳（g-C₃N₄）光催化反应的影响。结果表明，褶皱区域的应变通过形成I型能带对齐，显著提高了光催化活性。
摘要
本研究探讨了局部应变对石墨相氮化碳（g-C₃N₄）光催化反应的影响。通过单分子定位显微镜和CBC分析，研究了光生氧化和还原反应位点的空间分布及其光催化活性。研究发现，g-C₃N₄纳米片中存在粒间和粒内异质性，主要分为A型和B型纳米片。A型纳米片在褶皱区域表现出相关和非相关子区域，而B型纳米片主要表现为非相关子区域。褶皱区域的应变通过形成I型能带对齐，促进了光生电荷载流子的共定位，显著提高了光催化活性。具体而言，相关子区域的光催化氧化和还原反应的平均比活性分别为47 ± 16 μm⁻² s⁻¹和55 ± 21 μm⁻² s⁻¹，高于非相关子区域的25 ± 5 μm⁻² s⁻¹和28 ± 8 μm⁻² s⁻¹。这些发现揭示了应变诱导的能带对齐在调控光催化反应中的关键作用。
研究结果分类展示
纳米片的合成与表征
- 合成方法：通过热聚合和热剥离法合成g-C₃N₄纳米片。
- 表征方法：利用SEM、TEM和AFM对纳米片的形貌进行表征，确认其褶皱结构。
光物理性质
- 晶体结构：XRD分析显示g-C₃N₄纳米片具有石墨状堆积层结构，层间距为0.315 nm。
- 化学组成：XPS分析确认样品中存在碳、氮和少量氧元素。
光催化活性
光催化反应：利用单分子定位显微镜观察光生氧化和还原反应位点的分布。
CBC分析：通过CBC分析量化光催化反应的空间相关性，发现A型纳米片的相关子区域表现出更高的光催化活性。
这项研究展示了局部应变对石墨相氮化碳光催化反应的显著影响，为未来的光催化材料设计提供了新的思路和方法。详细信息可以在这里找到。