Kohlenstoffnitridmaterialien für photochemische Zellen zur Wasserspaltung

Abstract

Graphitische Kohlenstoffnitridmaterialien (CN) sind aufgrund ihrer einstellbaren Bandlücke, geeigneten Energiebandposition, hohen Stabilität unter harschen chemischen Bedingungen und geringen Kosten interessante Photokatalysatoren und heterogene Katalysatoren für zahlreiche Reaktionen. Allerdings befindet sich die Nutzung von CN in photoelektrochemischen (PEC) und photoelektronischen Bauelementen noch in einem frühen Stadium, da die Abscheidung einer hochwertigen und homogenen CN‐Schicht auf Substraten, die breite Bandlücke, die schlechte Ladungstrennungseffizienz sowie die geringe elektronische Leitfähigkeit noch Schwierigkeiten bereiten. In diesem Kurzaufsatz diskutieren wir Synthesewege zur Herstellung verschiedener Strukturen von CN auf Substraten und deren grundlegende photophysikalische Eigenschaften und photoelektrochemische Aktivität. Wir beschreiben die wesentlichsten Herausforderungen bei der Einbindung von CN in PEC‐Zellen sowie mögliche Wege zur Überwindung der bestehenden Beschränkungen zur Integration von CN‐Materialien in PEC und andere photoelektronische Bauelemente.

Rational Design of Carbon Nitride Photoelectrodes with High Activity Toward Organic Oxidations

“…In addition, the estimated onset potential of the NCN CN x photoanodes of approximately −0.4 V vs RHE is among the lowest for CN x electrodes in the presence of a hole scavenger [37] . The average IPCE values of carbon nitride photoanodes span between 15 and 20 %, [17] whereas our Al 2 O 3 |ITO : NCN CN x photoanode reached 60 %. Furthermore, the use of organic model molecules as oxidation substrates, and not simple sacrificial agents, shows the potential of this material for PEC organic synthesis and reforming of waste materials, a field that has recently attracted attention [61,62] …”

“…However, some of the intrinsic characteristics of CN x have challenged the transition from dispersed photocatalysts to PEC systems [17] . The low conductivity and high recombination rates restrict PEC performance of CN x films [18, 19] .…”

Growth of Robust Carbon Nitride Films by Double Crystallization with Exceptionally Boosted Electrochemiluminescence for Visual DNA Detection

“…Notably, most of these strategies have been used to boost photoelectrochemical performance, focusing on highly efficient light harvesting. [ 25 ] In contrast, the ECL process tends to emit as much light as possible. Thus, transparent electrodes are preferred to minimize the self‐absorption.…”