课题组在《Applied Surface Science》上发表文章: Constructing carbon-defect-rich g-C₃N₄/In₂S₃ 2D vertically stacked Z-scheme heterojunction for ultrafast photocatalytic Cr(VI) reduction.

光催化剂中的 2D/2D 面对面异质结可以促进载流子的迁移和分离，从而提高光催化性能，然而，纳米片的积累导致载流子传输需要通过漫长而曲折的通道。为了进一步解决这个问题，我们将二维材料的平行堆叠改为垂直堆叠模型，构建了具有碳缺陷的 g-C₃N₄/In₂S₃ 二维垂直堆叠 Z 型异质结，以加速载流子的分离和迁移。优化的 10CNIS 光催化剂在光下仅需 2 分钟即可表现出 Cr（VI） 到 Cr（III） 的极快光催化转化，速率常数为 k = 2.054 min^-1，比原始 g-C₃N₄ （0.016 min^-1） 和 In₂S₃ （0.405 min^-1） 快近 128.4 和 5.1 倍。通过机理研究，我们证明了二维垂直堆叠的 Z 型结构可以有效地为载流子提供更多的扩散路径，同时保持更高的氧化还原能力，这极大地促进了电荷的迁移率和可还原性，提高了光激发电子-空穴对的分离。此外，在 g-C₃N₄ 中原位构建的碳缺陷可以部分降低 g-C₃N₄ 的表面惰性并增强其与所需反应物的相互作用。这项研究为开发特殊的 2D 垂直堆叠 Z 型光催化剂来处理环境污染问题提供了富有想象力的灵感。