文献综述
- 氮化碳制备方法
目前g-C3N4的制备方法有很多，主要有电化学沉积1、固相反应法2、热聚合法3以及溶剂热法4等。其中热聚合法因其操作简单、安全、可以大批量合成，反应条件易控制，原料广泛(三聚氰胺5，尿素，硫脲等)等优点，成为目前g-C3N4制备的主流方法。g-C3N4现已被广泛的用作选择性转换有机官能团、氧还原、可见光光催化分解水制氢的催化剂6以及贵金属(Au、Ag、Pd、Pt等)催化剂的负载，g-C3N4在能源和材料领域的地位日益突出。
- 氮化碳改性
g-C3N4相对较低的光催化活性一度限制了其实际应用，目前学者们对g-C3N4的研究主要集中于对g-C3N4进行改性，以达到修饰其能带结构、调控微观结构，降低光生载流子与电子空穴的复合几率等目的。具体的改性手段主要有掺杂、设计异质结复合材料、利用纳米技术／软模板改变g-C3N4的微观结构尺寸。
杂质掺杂是调整固体材料(Ti02、单晶硅等)电子结构的有效途径。对于氮化碳材料，可以引入金属或非金属离子，对其进行掺杂改性。金属杂质的引入可有效地缩小氮化碳材料的带隙能，进而增强其在可见光区的光吸收，赋予杂化改性氮化碳材料以独特的催化以及光催化活性。Wang等7将Fe离子引入g-C3N4中，并研究了掺杂对材料结构的影响。研究结果显示，Fe离子的引入并未改变g-C3N4 X射线衍射特征峰位置，但其特征峰强度却随着引入Fe离子量的升高而显著降低，说明Fe离子的引入并未改变g-C3N4的基本结构，但随着Fe离子含量升高，g-C3N4的结晶性显著降低，说明Fe离子对g-C3N4的电子结构影响深远。
异质结在半导体光电子材料中的应用由来已久。异质结结构的最大特点是可以促进光生载流子的界面传递，降低光生电子与电子空穴的复合几率，进而提升材料的光催化活性。此机理同样适用于直接带隙半导体材料g-C3N4．Di等8利用化学沉积法成功地将金(Au)颗粒负载于g-C3N4表面，得到了具有异质结结构的复合材料Au／g-C3N4．较之于g-C3N4，Au／g-C3N4的可见光催化活性得到了很大的提升，其主要原因在于Au具有较好的光生电子捕获能力，可有效降低光生电子与电子空穴的复合几率。
另一种有效提升g-C3N4光催化活性的方法是对g-C3N4的微观结构进行调整，如利用纳米技术或者软模板合成技术提升g-C3N4的比表面积，从而直接增大催化剂对光的吸收，促进电子转移，进而有效地提升光催化活性。鉴于此，近几年，科研工作者们报道了大量具有特殊微观形貌的g-C3N4，如介孔g-C3N4，纳米棒状g-C3N4，纳米片层状g-C3N4，纳米线状g-C3N4以及纳米带状g-C3N4等9。块状g-C3N4的比表面积很小，其比表面积通常不超过10 m2／g，然而最近，Niu等通过对块状g-C3N4的热氧化刻蚀得到了一种比表面积高达306 m2／g的纳米片状g-C3N410，该比表面积的提升极大层度上提升了g-C3N4可见光催化活性。此外，Li11等以阳极氧化铝纳米通道膜模板，成功地制备了结构紧凑，规律的g-C3N4，且其光催化活性得到了有效地提升。
- 氮化碳性能表征及应用领域
g-C3N4是一种共轭高分子，它是氮化碳材料中最为稳定的一种同素异形体。g-C3N4可通过热聚合一些富氮的前驱体进行大量制备，双氰胺、三聚氰胺、尿素以及硫脲等均可作为热聚合制备g-C3N4的前驱体。g-C3N4现已被广泛用作太阳能制氢以及降解有机污染物的光催化剂，甚至还可用作氧还原的催化剂12。但由于块状g-C3N4的分散性比较差，关于g-C3N4荧光活性方面的研究应用鲜有报道。近期，Zhang13等的研究表明，纳米片层状的g-C3N4具有较高的光致发光性能，该研究开启了g-C3N4应用的另一扇大门。至今，学者们研究成果证实纳米片层状的g-C3N4可用于传感检测葡萄糖和Cu2 14但关于纳米片层状g-C3N4用于硝基芳香爆炸物的检测尚无报道。。
图1. 纳米片层状g-C3N4的合成示意图
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