石墨相氮化碳光催化材料简介及性能

2. g-C3N4的合成制备
1.
2.
3.
Cyanamide Dicyanamide
百度文库
Melamine
Tri-s-triazine
2. g-C3N4的合成制备
4.
5.
Urea
Thiourea
异原子
Urea : 58 m2/g Thiourea: 18 m2/g Dicyanamide: 10 m2/g
4. g-C3N4的应用领域
II. 光降解污染物/杀菌
水相中
NO、NO2
NO3-
Cr(VI)
H+ ·OH
Pollutants Degradation products
OHPollutants
·OH Degradation products
Cr(III) Bacterial Disinfection
Midgap states
2.68 eV
2.2 eV
VB
3. 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/g
2019: >10mmol/h/g
2. g-C3N4的合成制备
Templates: SiO2 AAO CaCO3
ionic liquids surfactants
hollow nanospheres
mesoporous
nanorod
nanoflower
3. g-C3N4材料改性
目的： 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
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
1. 引言
2008年
N C
王心晨
1. 引言
e-
Ef 2.7 eV
h+
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. 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
3. g-C3N4材料改性
I. g-C3N4的剥离
石墨
石墨烯
Bulk g-C3N4
g-C3N4 nanosheet
0.9-2.1 nm 3-6 layers
3. 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
P
133.1 eV
CB
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
1967
TiO2 光解水示意图
Fujishima
1. 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