DOI: 10.1016/j.jcis.2021.04.111

利用氧还原光催化生成过氧化氢（H2O2）是一条绿色、可持续的途径。在本研究中，为了实现高效率，通过热聚合双组分前体制备出石墨氮化碳（g-C3N4），然后将其与纤维素纳米纤维进行组装。结果表明，少量纤维素纳米纤维热解后产生碳纤维，与仅g-C3N4相比，其光催化活性大大提高。良好的碳/g-C3N4异质结材料在可见光下显示出高达1.10mmol/L/h的光催化H2O2产率，这比由单一前体产生的原始g-C3N4高出4.2倍。光催化剂的综合表征有助于作者描述碳纳米纤维在孔隙率、电子-空穴分离、带隙调节，尤其是电子转移途径方面的影响。结果表明，与其他功能材料（例如光催化剂）精确组装时，纳米纤维素衍生碳是一种很有前途的活性促进剂。

图1.CN1、CN2、CNCF1和CNCF2的傅立叶变换红外光谱曲线（a），X射线衍射图（b），N2吸附-解吸等温线（c）和源自解吸等温线的孔径分布（d）。

图2.CN1和CNCF1的扫描电子显微镜（SEM）图像，CNCF1的透射电子显微镜（TEM）和TEM图（a），CN2和CNCF2的SEM图像，CNCF2的TEM和TEM映射（b）。

图3.CN1、CN2、CNCF1和CNCF2样品的X射线光电子能谱数据：全扫描（a），N1s（b），C1s（c）和O1s（d）的核心光谱和去卷积。

图4.CN1、CN2、CNCF1和CNCF2的UV-vis DRS光谱表征（a），带隙测定（b），VB XPS光谱测定（c）和能带结构（d）。

图5.电化学阻抗谱：样品的奈奎斯特图（a），瞬态光电流响应曲线（b），光致发光光谱（c），时间分辨光致发光衰减光谱（d）。

图6.在可见光下，以CN1、CN2、CNCF1和CNCF2为光催化剂，光催化生成H2O2随时间的变化（a）。在可见光照射下光催化分解H2O2（b）。光催化生成H2O2的形成速率（Kf）和分解速率常数（Kd）（c）。比较先前报道的光催化性能（3h内H2O2的光催化产率和3h反应后H2O2的浓度）（d）。不同光催化剂的可重复使用性评估（e）。光催化制H2O2之前和之后CNCF2的X射线衍射图（f）。

图7.在不同转速的旋转圆盘电极上测得CN1（a），CN2（b），CNCF1（c）和CNCF2（d）的线性扫描伏安曲线。在恒定电极电位（-1.0V vs.Ag/AgCl）下获得的数据的Koutecky-Levich图（e），DMPO-∙O2-加合物的电子顺磁共振谱图（f）。