日前，我院化学系周为副教授与中山大学的陈旭东教授合作，在材料领域国际顶级期刊《Advanced Functional Materials》上发表题为“Conjugated Polyelectrolytes/Sucrose-Doped Hydroxyl-Rich Carbon Nitride Heterojunctions for Photocatalytic Hydrogen Evolution: Morphology Control, Interfacial Modulation, and Energy Band Engineering”的研究论文。该论文的第一单位为昆明理工大学理学院，第一作者为昆明理工大学理学院化学系硕士研究生杨力，通讯作者为昆明理工大学化学系周为副教授和中山大学化学学院陈旭东教授。

石墨相氮化碳（g-C3N4）作为一种新兴的非金属光催化材料，凭借其低成本制备、优异抗光腐蚀特性及可调控电子结构等优势，在可见光驱动光催化析氢（PHE）领域展现出重要应用前景。然而，该材料仍受制于本征缺陷的制约：受限的可见光响应范围、高光生载流子复合率以及较低的比表面积，导致其量子效率普遍不高。针对上述瓶颈，共轭聚合物（CPs）因其宽谱吸收特性、可精确调控的能带结构及优异的载流子迁移率，被视为突破g-C3N4性能极限的理想解决方案。值得关注的是，通过构建CPs/g-C3N4异质结体系，可优化电荷传输路径，促进光催化活性的提升。然而，当前CPs/g-C3N4异质结发展面临三重关键挑战：①异质结构建过程中比表面积显著衰减；②CPs固有的疏水性导致固-液界面传质受阻；③弱界面耦合作用引发CPs在g-C3N4表面呈现聚集倾向，为实现光活性显著增强需负载较高比例的CPs，严重影响材料经济性与稳定性。

为解决以上问题，该研究团队提出了一种新型环保、操作简便的策略，通过共轭聚电解质(CPEs)辅助构建羟基化氮化碳(CNOH)异质结以提升光催化析氢(PHE)性能。该工作以尿素-蔗糖水溶液为前驱体合成CNOH纳米片，随后分别引入供体-供体(D-D)型阳离子共轭聚电解质(PFNBr)和阴离子供体-受体(D-A)型CPEs(PCP-2F-Li)，实现了对CNOH表面的剥离：在PFNBr或PCP-2F-Li均匀分散且与CNOH结合力增强的作用下，CNOH纳米片被诱导剥离为具有分散纳米碎片的多孔褶皱层状结构，并形成II型y%PFN/CNOH和y%PCP/CNOH异质结。优化后的3%PFN/CNOH0.5和1%PCP/CNOH1异质结在可见光辐照下分别展现出22.75和24.01 mmol g-1h-1的PHE速率，较原始块体氮化碳(BulkCN)提升13.87和14.64倍。性能提升机制可归结于以下协同效应：CPEs与CNOH的能级匹配、CPEs促进剥离带来的比表面积提升、蔗糖与CPEs掺杂拓展的可见光吸收、氢键与π-π堆积强化的界面相互作用以及亲水性的增强。这项工作提出了一种通过“CPEs促进剥离效应”设计高效CPEs/CNOH异质结的新型策略，从而推动了高效阳光驱动化学反应的发展。

该研究证明CPE可以剥离CNOHx形成折叠和多孔的层状纳米结构，在低掺杂量的CPE下可构建y%PFN/CNOHx和y%PCP/CNOHx异质结。本研究不仅展示了CPE/CN纳米片在光催化水分解中的应用，而且还提出了一种简单、环保和高效的生物质掺杂制备富羟基CN的方法。这为CN基异质结的设计和构建提供了创造性的思路，并展示了其作为高效光响应纳米材料的潜力。

周为副教授简介：

昆明理工大学理学院化学系副教授，云南省“兴滇英才”青年人才。主要从事光功能纳米复合材料、金属/聚合物纳米复合催化剂及有机硅弹性体等方面的研究。主持国家自然科学基金项目2项，云南省基础研究以及兴滇英才项目3项。以第一作者或通讯作者身份在Adv. Funct. Mater., J. Mater. Chem. A, Appl. Catal. B等期刊上发表SCI论文17篇，获授权国家发明专利7项。课题组负责人联系邮箱：20200148@kust.edu.cn。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202500415。