近日，环境科学系2021级硕士研究生邵伟凡为第一作者，南京林业大学为第一作者单位，邢伟男副教授为论文通讯作者，在国际知名材料科学类TOP期刊《Small》上（影响因子13.3），发表题目为《Design of a Single-Atom In–N3–S site to Modulate Exciton Behavior in Carbon Nitride for Enhanced Photocatalytic Performance》(10.1002/smll.202306567)的学术论文。全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202306567
实现可持续太阳能的高效存储和转化是缓解当前的能源枯竭和环境污染的关键技术。光催化是在太阳光的激发下，在催化剂表面发生反应，将H2O/CO2转化为氢能/碳基燃料或分解有机污染物，是一种可持续的环保技术。探索低成本和高效的光催化剂被视为满足工业要求的两个重要方面。将金属的尺寸缩减到团簇甚至单原子是实现原子利用效率最大化的有效途径，被认为是理想的光催化材料。
本研究在氮化碳(CN)基底材料中引入低电负性的S原子，构筑了具有独特配位环境 (In-N3-S)的CN担载单原子In光催化剂(In@CNS)。理论计算和表征结果表明，In原子与3个N原子和1个S原子配位，形成独特的In-N3-S位点，不仅促进激子解离成更多自由载流子而且实现载流子有效分离。同时In-N3-S位点的形成优化了CNS的电子结构，降低了CNS氢吸附的吉布斯自由能。其中In@CNS-5催化剂具有高效的光催化分解水产氢及对盐酸四环素的降解性能。这项工作揭示了通过调控主族金属单原子配位环境可以促进光催化反应中激子解离，也为高性能光催化剂的开发提供了一种新的途径。
本研究得到了国家自然科学基金（21901119）和"功能分子固体"教育部重点实验室（(FMS2023007，FMS202024）的大力支持。
