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碳化氮（C3N5）纳米片修饰TiO2-x薄膜用于光催化产过氧化氢

C3N5纳米片；氧空位TiO2；过氧化氢；催化机理

过氧化氢是一种高价值、多功能的绿色氧化剂,被广泛应用于造纸、医疗、化工、污水处理、燃料等领域。然而，传统蒽醌氧化法制备过氧化氢的工艺，不仅需要消耗大量能源，且反应过程中需要使用H<sub>2</sub>和O<sub>2</sub>。而半导体光催化技术是一种低耗、环保、安全的方法将太阳能，水和空气直接转换成过氧化氢的技术。在本工作中，我们通过热聚合以及液相辅助超声剥离的方法制备了超薄C<sub>3</sub>N<sub>5</sub>纳米片。随后，将获得的超薄C­<sub>3</sub>N<sub>5</sub>纳米片自吸附在TiO<sub>2-x</sub>薄膜表面。密度泛函理论计算表明，由于功函数的不同，TiO<sub>2-x</sub>薄膜与超薄C<sub>3</sub>N<sub>5</sub>之间产生了内建电场(IEF)。IEF的存在为异质界面中载流子的分离和转移提供了额外的驱动力。得益于这种独特的策略，得到的异质结H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>的生成速率达到2.93μmol/L/min，约为TiO<sub>2-x</sub>阵列的4.1倍。旋转圆盘电极(RDE)分析表明，H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>的形成是通过2e<sup>-</sup>主导的氧还原反应(ORR)。