如图1。1所示是g-C3N4可能存在的两种化学结构，其中g1-C3N4属于R3m空间群，结构单元为三嗪环，而 g2-C3N4属于P6m2 空间群[11] ，结构单元为七嗪环。在这两种结构中，碳氮两个原子均为sp3杂化，Pz轨道上的一个孤対电子相互形成一个与苯环结构类似的大π键。g1-C3N4中的三嗪环通过其末端的N原子相互连接形成一个大的平面网格结构。其中，环内的C-N键长0。1315nm，C-N-C键角为116。5°；环外的C-N键长0。1444nm，C-N-C键角为116。5°。而在g2-C3N4中，则是七嗪环中的N原子相互连接从而构筑成C3N4。其中，环内的C-N键长为C-N-C键角为120。0°。这两种同素异形体结构中的氮孔大小的不同，因此其电子结构也不相同，g2-C3N4的热力学能量比g1-C3N4低约30kJ/mol，所以Kroke等[12]认为g2-C3N4比g1-C3N4稳定。在实际反应中，g-C3N4的结构及化学活性与前驱体的选择及制备条件有密切关系。文献综述

    图1。1 g-C3N4可能的两种化学结构[13]

1。3  石墨相氮化碳的制备方法

目前, g-C3N4的制备方法主要有两种，分别为物理法和化学法[5,6,9-12]。其中物理法包括了震荡波压缩、离子注入法、反应溅射法、激光束溅射法等不同的方法，是在氮化碳材料早起研究中科学家们逐渐探索出来的，并借此探索合成出来α、β、c等C3N4，最开始的无定形的g-C3N4即用此种方法制备 [12,15]。此外，也有采用机械球磨法，以三聚氰氯作为前驱体，氮化锂作为掺杂剂制备g-C3N4粉末的报道[13]。g-C3N4的化学制备方法则较多，包括固相反应法、溶剂热法、电化学沉积法和热缩聚法[5,16]等。下面对这些方法作一些简要的介绍。

1。3。1  固相反应法

用固相反应法制备g-C3N4时，一般选择使用三聚氰氯、三聚氰胺这些含有三嗪结构的化合物作为反应的前驱。例如, Khabashesku等[17]用三聚氰氯作为前驱物，以LiN3作为N源，在300−380℃温度内进行固相反应, 得到C/N摩尔比0。752 的无定形g-C3N4。在此基础上，Zhang等[18]用三聚氰胺替代氮化锂作N源，与三聚氰氯混合发生反应，加热到500−600 ℃，加压1−1。5 GPa条件下成功制备了结晶度非常好的g-C3N4, 其 C/N比值为0。68。Guo[19]等人用三聚氰氯作为前驱体，氰胺化钙作为氮源发生固相反应，得到了石墨相氮化碳晶体。但这种方法得到的产品纯度太低，而且混有大量的石墨碳。固相反应法的一个优点是可以控制材料的纳米结构，合成出具有特殊形貌的石墨相氮化碳，如空心球结构的无定形石墨相氮化碳，这种产物的C/N值相对比较高，达到0。8。

1。3。2  溶剂热法

利用溶剂热法制备氮化碳的好处是反应条件相对温和，操作过程简便且易于控制，体系均匀性和流动性好。一开始，人们探索合成α相或β相超硬C3N4时逐渐发展起了溶剂热法。例如，Zhu课题组[20-22]以三聚氰氯和Li3N 为原料，用苯为溶剂，通过改变一系列反应条件如反应时间和温度，制备了许多具有α相或β相的C3N4纳米晶。近年来，人们慢慢的利用溶剂热法制备g-C3N4，以此来探究使用不同前驱体制备g-C3N4的可行性。例如，Montigaud等[23]以三聚氰胺为原料, NH2NH2为溶剂, 在 800−850℃、3GPa 条件下大批量合成 g-C3N4，并通过XRD、XPS、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱及扫描电镜等对其结构进行表征。溶剂热法的另一好处是人们可以较为容易的通过改变反应条件来制备出具有特殊形貌的g-C3N4。Xie课题组[24]通过采用不同的前驱物组合和改变反应温度和时间，制备出一系列具有不同形貌的g-C3N4材料。例如，他们用三聚氰氯作为前驱体，在180-220℃的温度下反应八到十二小时得到结晶度较为优异的石墨相氮化碳纳米结构颗粒，其中的一些结晶包括空心球和空心立方体结构，在此基础上，他们不断改进前躯体的组合，得到了石墨相氮化碳纳米管等材料，并研究了该样品的光致荧光特性。