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SCIE
SCOPUS
New insight of the photocatalytic behaviors of graphitic carbon nitrides for hydrogen evolution and their associations with grain size, porosity, and photophysical properties
저자
Oh, Junghoon ; Lee, Jang Mee ; Yoo, Youngjun ; Kim, Jeongho ; Hwang, Seong-Ju ; Park, Sungjin
발행기관
학술지명
권호사항
-
발행연도
2017
작성언어
-주제어
등재정보
SCI,SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
349-358(10쪽)
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>The development of efficient catalysts for hydrogen evolution reaction (HER) presents a huge technical challenge. Graphitic carbon nitride (g-C<SUB>3</SUB>N<SUB>4</SUB>) is a promising metal-free, low cost, environment-friendly photocatalyst for HER that is driven by visible light. In this work, the authors provide new insight into the photocatalytic natures of g-C<SUB>3</SUB>N<SUB>4</SUB> materials and their dependences on grain size, porosity, chemical structure, and photophysical properties. Three different precursors (urea, melamine, and dicyandiamide) and two gas atmospheres (air or N<SUB>2</SUB>) are used to produce various g-C<SUB>3</SUB>N<SUB>4</SUB> materials. The use of urea and air leads to the formation of small grain C<SUB>3</SUB>N<SUB>4</SUB> networks and porous structures with large surface areas. HER catalytic activity is promoted by large surface areas and the presence of terminal amine groups, and generation of small-sized Pt nanoparticle co-catalysts with narrow size distribution on the surface of g-C<SUB>3</SUB>N<SUB>4</SUB>. For samples with similar surface areas, band gaps and lifetimes of photogenerated charge carriers critically determine photocatalytic activities. By examining combinations of the above-mentioned factors, urea driven g-C<SUB>3</SUB>N<SUB>4</SUB> produced in a N<SUB>2</SUB> atmosphere is found to exhibit the best photocatalytic activity (up to 130μmolh<SUP>−1</SUP> g<SUP>−1</SUP>).</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> Grain size of basic units in g-C<SUB>3</SUB>N<SUB>4</SUB> was controlled by synthetic conditions. </LI> <LI> C<SUB>3</SUB>N<SUB>4</SUB> with small grain showed better photocatalytic activities for hydrogen evolution. </LI> <LI> Thermal treatment of urea in N<SUB>2</SUB> produced g-C<SUB>3</SUB>N<SUB>4</SUB> with the highest catalytic activity. </LI> </UL> </P> <P><B>Graphical abstract</B></P> <P>[DISPLAY OMISSION]</P>
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