石墨相氮化碳光催化材料简介及性能

石墨相氮化碳（g-C3N4）材料简介引言g-C3N4的合成制备g-C3N4的材料改性g-C3N4的应用领域展望1.引言FujishimaTiO2光解水示意图19671.引言常见半导体在pH=0时的禁带宽度以及与标准氢电极电位、真空能级的相对位置带隙较宽——对可见光响应弱或无响应（如TiO2、ZnO）带隙较窄——部分光腐蚀现象严重（如CdS）均含有过渡金属元素1.引言2008年王心晨NC1.引言优点：非金属半导体、原料丰富价格低、带隙合适、化学稳定且无毒缺点：比表面积比较低、有限的可见光吸收、光生载流子易复合2.7eVe-h+Ef2.g-C3N4的合成制备主流方法：热聚合——简单、快捷、大批量其他方法：CVD、溶剂热——复杂、耗时、产量低2.g-C3N4的合成制备1.2.3.CyanamideDicyanamideMelamineTri-s-triazine2.g-C3N4的合成制备4.5.UreaThiourea异原子Urea:58m2/gThiourea:18m2/gDicyanamide:10m2/g2.g-C3N4的合成制备nanoflowernanorodhollownanospheresmesoporousTemplates:SiO2AAOCaCO3ionicliquidssurfactants3.g-C3N4材料改性增加比表面积增加可见光吸收范围抑制光生电子-空穴的简单复合目的：3.g-C3N4材料改性I.g-C3N4的剥离石墨石墨烯Bulkg-C3N4g-C3N4nanosheet0.9-2.1nm3-6layers3.g-C3N4材料改性II.元素掺杂金属元素：Fe、Cu、Zn、Ni等非金属元素：O、P、S、B、I、F等P133.1eVCBVBMidgapstates2.2eV2.68eV3.g-C3N4材料改性III.有机分子共聚嘧啶噻吩吡啶3.g-C3N4材料改性IV.构建异质结与其他半导体与金属与光敏剂4.g-C3N4的应用领域I.光解水2008:100μmol/h/g2019:10mmol/h/g4.g-C3N4的应用领域NO、NO2NO3-Cr(VI)Cr(III)BacterialDisinfectionII.光降解污染物/杀菌H+·OHPollutantsDegradationproducts·OHOH-PollutantsDegradationproducts水相中4.g-C3N4的应用领域III.CO2还原目标产物的选择性取决于g-C3N4的纳米结构设计以及能带位置的构建5.展望a)开发可量产的剥离方法来制备单（几）层g-C3N4纳米片b)寻找有效的水分解及CO2还原助催化剂，尤其是非贵金属助催化剂c)提高光催化反应的量子产率d)将氮化碳的应用拓展到传感器、生物成像以及光电器件等领域