1 1.内蒙古科技大学 材料与冶金学院, 包头 014010
2 2.稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室, 包头 014010
制备高效稳定的光催化剂对于光催化技术的发展至关重要。本研究采用超声辅助沉积加低温煅烧的方法制备了2H相MoS2/g-C3N4 S型异质结光催化剂(MGCD), 并综合考察了材料的相结构、微观形貌、光吸收性能、X射线光电子能谱、电化学交流阻抗和光电流等对光催化性能的影响。结果表明: 经过超声辅助沉积-煅烧处理, MoS2微米球发生破碎分散结合在g-C3N4纳米片层表面上并形成异质结。可见光下5%MGCD(添加5% MoS2)对罗丹明B(RhB)在20 min时的降解率达到了99%, 且样品重复使用5次后对RhB的降解率仍能达到95.2%, 表现出良好的光催化性能及稳定性。从内建电场形成的角度进一步分析表明, 异质结中MoS2与g-C3N4间耦合形成的内建电场引起的能带弯曲可以有效引导载流子的定向迁移, 并促进光生载流子的分离, 从而提高了光催化反应效率。异质结光催化剂的自由基捕获实验表明: O2-和·OH在催化降解RhB中是主要的活性物种, h+的贡献次之。
石墨相氮化碳 MoS2 S型异质结 稳定性 光催化机理 g-C3N4 MoS2 S-type heterojunction stability photocatalytic mechanism
1 辽宁工程技术大学材料科学与工程学院，辽宁 阜新 123000
2 辽宁省矿物高值化与储能材料重点实验室，辽宁 阜新 123000
石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种典型的sp2 π共轭体系聚合物半导体材料，具有多种独特的物理化学性质。但是，通过传统煅烧方式得到的g-C3N4存在比表面积小、暴露的活性位点少、在水溶液中分散性差等问题，限制了其实际应用。与块状g-C3N4相比，通过不同剥离工艺得到的g-C3N4纳米片具有比表面积高、载流子路径短、活性位点丰富、带隙大等优点，在能源、催化、传感等领域受到了广泛的关注。g-C3N4在剥离制备过程中存在纳米片团聚、能耗高、耗时长以及产量低等缺点。因此，有必要开发绿色且具有成本效益的g-C3N4纳米片制备方法。本文详细综述了自上而下的液相剥离、化学剥离和热剥离法的剥离机理，并对比了3种方法获得g-C3N4纳米片的结构、组成、片层厚度以及比表面积，同时介绍了其在光催化方面的应用进展，并对g-C3N4纳米片的进一步发展作出了展望。
石墨相氮化碳 剥离工艺 纳米片 光催化 graphitic carbon nitrides exfoliation process nanosheets photocatalysis
1 佛山科学技术学院交通与土木建筑学院，佛山 528000
2 佛山科学技术学院环境与化学工程学院，佛山 528000
近年来，石墨相氮化碳(g-C3N4)以其合适的带隙宽度、丰富的活性位点和成本低廉等优点，成为新兴的可见光响应非金属光催化剂，被广泛应用于光催化降解有机污染物领域。然而，纯g-C3N4对可见光的吸收效率较低且光生电子和空穴复合速率快，导致其光催化活性处于较低水平。基于g-C3N4的非金属特性，通过非金属掺杂可以有效提高g-C3N4的光催化性能，引起了学者们的广泛关注。本文介绍了目前非金属掺杂g-C3N4复合材料常见的制备方法,着重归纳了不同类型的非金属掺杂g-C3N4光催化降解水中有机污染物的相关研究进展，探讨其作为光催化剂在可见光条件下降解有机污染物的相关机理。最后，提出目前g-C3N4基复合材料在光催化降解水中有机污染物中所面临的挑战，旨在为非金属掺杂g-C3N4耦合光催化在水中有机污染物降解方面提供参考。
石墨相氮化碳 非金属掺杂 光催化 降解 有机污染物 graphitic carbon nitride nonmetal doping photocatalytic degradation organic pollutant
国能新朔铁路有限责任公司, 鄂尔多斯 017000
将光催化技术应用于含铀废水处理具有广阔的前景。石墨相氮化碳(g-C3N4)基催化剂因具有合适的能带结构、出色的稳定性以及光电性能, 成为了研究最多的光催化除铀材料。因此本文综述了g-C3N4基材料在光催化还原除铀中的研究进展, 探讨了光催化除铀的机理、g-C3N4基光催化剂的合成技术及研究现状, 指出了g-C3N4基材料光催化还原除铀的应用挑战并展望了未来的发展前景。
石墨相氮化碳 铀 光催化 还原 去除 水处理 g-C3N4 uranium photocatalysis reduction removal water treatment
1 纳米清洁能源中心，燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室，河北 秦皇岛 066004
2 燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室，河北 秦皇岛 066004
采用溶液浇筑法结合热压法制备了复合固态电解质，将Na-β-Al2O3和g-C3N4无机颗粒加入到聚氧化乙烯和聚己内酯共混聚合物中得到复合电解质，结合物相表征和电化学测试研究了复合电解质性能。通过优化各组分特别是g-C3N4的质量比例，聚合物复合电解质获得了在室温下较高的离子电导率、宽的电化学稳定窗口以及较好的抑制钠枝晶能力。在50 ℃，由金属钠电极组装的对称电池在0.1 mA/cm2的电流密度可以长时间稳定循环；以Na3V2(PO4)3@C为正极活性材料，金属钠与碳纸复合作为负极组装全固态电池(不添加任何液体)，在0.2 C充放电比容量稳定在约107 mA·h/g。
复合电解质 聚合物共混 氧化铝电解质 石墨相氮化碳 钠电池 composite polymer electrolyte polymer blending aluminium oxide electrolyte graphitic carbon nitride sodium battery
武汉理工大学 硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
二维材料以其丰富多样的性能受到广泛关注。该类材料具有极高的比表面积, 可以作为光催化剂和电催化剂, 在环境领域和可再生能源领域具有较大的开发和应用前景。本文综述了三种新型二维材料的结构性能, 即二维过渡金属碳/氮化物(MXenes)、类石墨相氮化碳(g-C3N4)以及黑磷(BP)在光催化或电催化领域的研究进展及改性方式; 对二维材料催化性能的改性进行了总结, 并展望了今后的研究方向。
新型二维材料 光催化 电催化 过渡金属碳/氮化物 类石墨相氮化碳 黑磷 综述 novel two-dimensional materials photocatalysis electrocatalysis MXenes g-C3N4 black phosphorous review
淮阴师范学院 化学化工学院, 江苏省低维材料化学重点实验室, 江苏省环境工程实验室, 淮安 223300
以凹凸棒石(ATP)为载体, 通过原位沉积, 结合冷冻干燥、程序焙烧工艺在其表面负载不同质量分数的类石墨相氮化碳(g-C3N4)薄层材料, 制备系列ATP/g-C3N4复合材料用于电催化析氧反应, 产物标识为ATP/g-C3N4-w (质量分数w = mATP: (mATP + mg-C3N4)=0.33、0.40、0.50、0.67), 并研究在0.1 mol/L KOH的电解液中的电催化析氧性能。结果表明: g-C3N4薄层通过Si-O-C键牢固负载于凹凸棒石表面, 从而有效调变g-C3N4表面的电子层结构, 提供更多的催化活性位点。电催化析氧测试的结果表明: ATP/g-C3N4-0.50具有最优的析氧催化性能, 在10 mA/cm 2电流密度下其析氧过电位为410 mV, 塔菲尔斜率为118 mV/dec, 并表现出优异的析氧稳定性。
凹凸棒石 石墨相氮化碳 电催化 析氧反应 attapulgite g-C3N4 electrocatalysis oxygen evolution veaction
