制備類石墨相氮化碳多孔光催化劑的模板法發展

鞏正奇，閆楚璇，宣之易，陳穎芝，李靜媛，王魯寧

北京科技大學材料科學與工程學院，北京 100083

氮化碳具有5種結構，即α相、β相、立方相、準立方相和類石墨相[1]. 其中類石墨相氮化碳(g-C3N4)是室溫下最穩定的相[2]，基本單元是三嗪環，整體是類石墨的片層結構. 其本身具有無毒，可見光響應，價格低，元素來源豐富等特點. 其中，穩定與無毒決定了該種催化劑廣泛的應用范圍. 可見光響應奠定了其可見光催化反應的基礎，g-C3N4帶隙寬度為約2.7 eV[3]，使其可以發生可見光響應，相對于標準氫電極的電極電位，其導帶和價帶位置為-1.1與+1.6 eV，既可以發生還原反應生成氫氣，也可以發生氧化反應析出氧氣，使其可以用于光解水制氫氣氧氣. 類石墨的片層結構使其具有較大的比表面積，即可以供電子發生氧化還原反應的活性位點數量多，催化效率比其他相的氮化碳高[4-6]. 使用該種催化劑進行降解污染物的機理是強氧化性的空穴參與反應生成強氧化性的物質，可以破壞有機污染物的分子結構，將其降解為小分子無污染化合物[7-10]. 因此，類石墨相氮化碳在光解水制氫氣氧氣與降解有機污染物方面有良好的應用前景和研究價值[11-14]. 同時，由于其構成元素只有碳和氮，在地球上這兩種元素非常豐富，來源獲取簡單，作為碳源氮源的前驅體的選擇種類非常多，合理地選用前驅體可以降低制備成本.

由于光催化反應的關鍵是電子與空穴，故提高其光催化性能的關鍵是促進二……