此外，由于氮和碳的 sp2 的杂化，g-C3N4 具有堆叠二维结构和最小的直接带隙（2。7 电子 伏特），因而可以很容易地操作形成官能团和进行元素掺杂。例如，碳纳米管和富勒烯已被 用来与 g-C3N4 结合，以提高 g-C3N4 的活性[4]。此外，据报道，g-C3N4 可由金属纳米材料进行 修饰包括铂，金，钯和钌，使掺杂应用过程更加适合[5]。虽然 g-C3N4 掺杂已被广泛研究，但 它们在传感领域的应用仍然在非常早期的阶段。李和同事用羧基化的 g-C3N4 和石墨烯掺杂物 构造一个 ECL 免疫传感器来测定鳞状细胞癌抗原[6]。由于 g-C3N4 和石墨烯的结合形成的 ECL 免疫传感器具有良好的再生性，灵敏度高，长期稳定性等显著优点。此外，掺杂铁的 g-C3N4 杂合体可构造一种传感器，对于葡萄糖的检测中表现出高的选择性和灵敏性[7]。导电性聚合 物如聚苯胺（PANI）也被用来功能化 g-C3N4,以提高 g-C3N4 的导电性和光催化活性，这也是

此次研究的方向[8]。所有上述事实表明，g-C3N4，特别是功能化的 g-C3N4 聚合体，在感测系 统有广泛的应用前景。

1。1。1 石墨相氮化碳结构

纳米片层石墨相氮化碳是由二维片层结构组成，通过弱范德华力作用层层堆叠形成。由 基本单元 s-三嗪环(C3N3)或 3-s-三嗪环(C6N7)组成的两种不同结构的 g-C3N4 [9]，其 C, N 都是 sp2 杂化，是离域共轭体系。末端由三角氮原子连接组成。但因为氮孔的大小会影响氮原子所 处的电子环境[10]，因此两种结构的稳定性存在差异。采用密度泛函理论（DFT）计算得出， 稳定性更高的是由基本单元 3-s-三嗪环(C6N7)组成的 g-C3N4,比由三嗪环(C3N3)构成的 g-C3N4 的热力学能量小 30KJ/mol[11]。

图 1。1 g-C3N4 网络结构示意图：(a)s-三嗪环(C3N3)，(b)3-s-三嗪环(C6N7)

1。1。2 石墨相氮化碳的制备方法 

g-C3N4 由于其独特的结构，优异的性能，并且组成元素 C、N 储量丰富，因此具有广泛 的应用前景。而怎样有效的制备符合要求的 g-C3N4 是我们进行后续研究的必要前提。制备

g-C3N4 主要用两类方法：物理法和化学法。化学方法则主要有以下四种：热聚合法、电化学 沉积法、溶剂热法、固相反应法[12]。此次研究将采用简单便捷的热聚合法制作氮化碳。物理 法是由早期合成超硬氮化碳方法发展衍生而来的，主要包括激光束溅射，离子注入，反应溅 射等方法[13]，基本用于制备无定形的石墨相氮化碳薄膜。物理法对实验设备和仪器要求过高， 故不采用此法。除了上述物理制备法，还可采用机械球磨法，以氮化锂(氮源)和三聚氰氯(碳 源)为原料，制备大量的体相 g-C3N4 粉末[14]。

1) 热聚合法是利用含碳氮元素基本单元结构的前驱体在高温下发生缩聚反应来生成体相

g-C3N4 的一种方法。热聚合法可制备聚合度较高的氮化碳，一般用可经过低温加聚生成 含有三嗪结构的物质作为前驱体(如氰胺，二氰二胺)或者以已经含有三嗪结构的物质作 为前驱体（如三聚氰胺)。利用差示扫描量热法(DSC)研究前驱体缩聚反应过程[15]。如图 1。2 所示。

图 1。2 g-C3N4 热聚合过程图

氰胺在 150℃加热下热聚合生成二氰二胺，二氰二胺在 240℃加热下生成三聚氰胺中 间体，然后再在 350℃下三聚氰胺中间体进一步缩聚形成三聚氰胺二聚体（melam），当 温度升到 390℃时，三聚氰胺二聚体通过脱氨重排，形成 3-s-三嗪环（melem）[16]，温度 到达 500℃时，生成的高分子衍生物聚合度不够高，到 520℃时，3-s--三嗪环结构就会缩

聚成片层的 g-C3N4，而当温度高于 600℃时，材料会不稳定，700℃以后产物完全分解， 因此要制备性能较好的 g-C3N4，温度要控制在 540-600℃之间。