有机分子改性氮源制备
g-C3N4用于光催化性能研究
摘 要：氮化碳具有超高硬度、低密度、半导体性、生物相容性、特殊光学特征、能量储存容量、气体吸附容量、碱性等特性，其中g-C3N4具有类似石墨烯的层状结构，带隙在2.7 ev左右，能够吸收可见光，且化学稳定性强。其在光催化、光电、吸附、有机多相催化等领域都有重要应用。尤其是在太阳能的转化利用中，g-C3N4因其独有的特点在光催化备受关注，我们采用有机前体改性以及引入其他杂原子或半导体材料等方法, 改善和提高其催化活性。
1. 引言
随着社会的发展，环境污染和能源紧缺问题越来越严重，促使科学家们不断寻求高性能的催化剂，太阳能作为地球上最丰富的清洁能源之一，是人们致力开发利用的核心。光催化剂研究也越来越热，g-C3N4因其具有显著的化学和热稳定性以及用于阳光吸收的合适的带隙（2.7eV），可直接利用太阳光驱动一系列化学反应，将低密度的太阳能转化为高密度的化学能,也可以直接用于降解有机污染物[1] 和染料分解等。但是它的禁带宽度使得可见光响应较弱[2],光生载流子寿命短，激子结合能高等缺点而不能有效利用太阳光，于是，人们展开了很多关于g-C3N4的改性工作，为进一步提高其光催化性能坚定了基础[3]。
2. g-C3N4的结构及催化反应机理
2.1 g-C3N4的结构
g-C3N4是五种C3N4中最稳定的一种，其结构如图1(a)所示，关于 g-C3N4 的单层结构，人们主要有两种不同的看法：一种认为单层 g-C3N4 以如图1(b)所示的三嗪环 (C3N3环)为结构单元； 另一种认为单层g-C3N4的基本结构单元是如图1(c)所示的3-s-三嗪环(C6N7环)。通过计算，基于3-s-三嗪环的 g-C3N4 结构比基于三嗪环的 g-C3N4 结构稳定[7], 近年来, 大多数对g-C3N4 的研究都以3-s-三嗪环结构为理论模型。
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