Wang, Qianqian, Gou, Huiyang, Zhu, Li ORCID: 0000-0001-8588-9379, Huang, Haw-Tyng, Biswas, Arani, Chaloux, Brian L., Epshteyn, Albert, Yesinowski, James P., Liu, Zhenxian, Cody, George, Ma, Mengdong, Zhao, Zhisheng, Fei, Yingwei ORCID: 0000-0001-9955-5353, Prescher, Clemens, Greenberg, Eran, Prakapenka, Vitali B. and Strobel, Timothy A. (2019). Modifying Carbon Nitride through Extreme Phosphorus Substitution. ACS Mater. Lett., 1 (1). S. 14 - 25. WASHINGTON: AMER CHEMICAL SOC. ISSN 2639-4979
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A glassy carbon phosphonitride material with bulk chemical composition roughly approximating C3N3P was synthesized through a high-pressure, high-temperature process using a pure P(CN)(3) molecular precursor. The resulting material (hereafter referred to as HPHT-C3N3P) was characterized using a variety of techniques, including X-ray scattering, pair distribution function analysis, P-31, C-13,N-15 magic-angle spinning nuclear magnetic resonance spectroscopies; X-ray photoelectron spectroscopy, and Raman and IR spectroscopies. The measurements indicate that HPHT-C3N3 P lacks long-range structural order with a local structure predominantly composed of a sp(2) , s-triazine-like network in which phosphorus atoms substitute for bridging nitrogen sites found in related C3N4 materials. The HPHT-C3N3P sample exhibits semiconducting properties, with electrical transport dominated by variable-range hopping. The high phosphorus content of HPHT-C3N3P (approaching 13 at. %) is associated with a major decrease in the optical absorption edge (similar to 0.4 eV) and a similar to 10(10)-fold increase in electrical conductivity, as compared to previously-reported P-doped graphitic g-C3N4 (0.6-3.8 at. % P). The HPHT-C3N3P sample is considerably harder than layered g-C3N4 and exhibits superior thermal stability up to , similar to 700 degrees C in air. These results demonstrate a remarkable range of tunable properties possible for C3N4-related materials through elemental substitution and provide valuable information to guide the design of new materials.
Item Type: | Journal Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Creators: |
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URN: | urn:nbn:de:hbz:38-135713 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1021/acsmaterialslett.9b00010 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Journal or Publication Title: | ACS Mater. Lett. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volume: | 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Number: | 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Page Range: | S. 14 - 25 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Date: | 2019 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Publisher: | AMER CHEMICAL SOC | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Place of Publication: | WASHINGTON | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 2639-4979 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Language: | English | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Faculty: | Unspecified | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Divisions: | Unspecified | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Subjects: | no entry | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Uncontrolled Keywords: |
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Refereed: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
URI: | http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/13571 |
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