石墨烯憑其固有的2D結構,具有高導電性,使其在二維異質結中界面電荷轉移及分離中有很大研究價值。更為重要的是,通過酸處理石墨烯會使其表面產生更多的羥基數量,以至于更好地與無機的BVNS相連接,從而有效調制ZnPc的組裝。這里,通過羥基誘導的兩步組裝策略:先酸處理石墨烯,然后將ZnPc涂到BVNS上,成功制備了超薄的酞菁鋅/石墨烯/BiVO4納米片(ZnPc/G/BVNS)。該異質結構用于有效的寬范圍可見光下轉換CO2,其光催化活性相對于BiVO4納米片提高了14倍,這將其歸因于預修飾的石墨烯-調制組裝增加了高分散的ZnPc數量,進而促進Z型電荷轉移及分離。
Figure 1. (a)4ZnPc/BVNS和(b)4ZnPc/1.5G/BVNS的TEM圖,BVNS, 4ZnPc/BVNS, 1.5G/BVNS和4ZnPc/1.5G/BVNS的(c)DRS譜和(d)FT-IR譜,(e)不同樣品的高分辨N 1s XPS譜。

Figure 2.(a)與形成羥基自由基有關的熒光光譜,不同樣品在可見光照射下,(b)EIS譜對比及(c)CO2還原光催化活性表征,(d)和4ZnPc/1.5G/BVNS樣品的光催化循環測試。

Figure 3. (a) N2氛圍中波長分別為660 nm和520 nm的光照射下所測量的SPS響應,(b)不同單色光照射下的FS光譜,不同樣品在(c)CO2鼓泡體系中的電化學還原曲線,以及(d)CO2-TPD曲線。

Figure 4.Z型光生電荷轉移及分離示意圖,主要誘導ZnPc/G/BVNS表面的光化學反應。
該研究工作由哈爾濱工業大學的唐冬雁教授課題組于2020年發表在Chem.Commun.期刊上。原文:Graphene-modulated assembly of zinc phthalocyanine on BiVO4 nanosheets for efficient visible-light catalytic conversion of CO2