光催化材料石墨相氮化碳的合成、改性及應用

楊文科， 盧連雪， 李 鵬， 張 健， 胡紹爭

（1. 遼寧石油化工大學 石油化工學院，遼寧 撫順 113001； 2. 遼陽石化公司研究院，遼寧 遼陽 111003）

當今社會在快速發展的同時伴隨著能源短缺、環境污染等危機，這些危機對人類社會構成了嚴重威脅[1]。因此，開發低成本、無污染、可再生的新能源對經濟的長遠發展與可持續發展具有重要意義。

太陽能是隨處可取、方便轉化的清潔能源，運用半導體催化技術可以吸收太陽光并將其轉化為其他能量加以利用或存儲，轉化效率的高低與所采用的光催化劑有關[2-3]。石墨相氮化碳(g-C3N4)是一種有機非金屬半導體光催化劑，因成本低、物化性質穩定、可見光響應能力強等優勢在光催化領域頗受歡迎。2009 年，王心晨課題組報道了g-C3N4半導體材料，該材料表現出優越的可見光催化析氫性能[4]，這一重大成果的發現使有機半導體光催化研究開始蓬勃發展。

本文對近年來g-C3N4基光催化材料的合成方法、改性策略及應用進行了綜述，著重總結了光催化材料g-C3N4在廢水處理降解污染物、產H2與產H2O2等領域的優異成果，最后對g-C3N4的發展趨勢進行了展望。

1 g-C3N4的制備方法

g-C3N4的制備方法主要有物理法和化學法兩大類。物理法一般用于制取g-C3N4薄膜或大量粉末，有離子注入、機械球磨等方法。目前，絕大多數g-C3N4的制備主要是通過化學法來獲取，包括溶劑熱法、電化學沉積法、固相反應法、熱縮聚合成法等[5]。g-C3N4合成方法的優缺點如表1 所示。g-C3N4的結構示意圖如圖1 所示。

圖1 g-C3N4的結構示意圖Fig.1 Structure diagram of g-C3N4

表……