（导带−1。3 V 和价带 1。4 V，相对于标准氢电极，pH = 7），在可见光下它可以 作为一个稳定的光催化剂从水中产生氢。然而，由于聚合物很高的激子结合能， 氮化碳在水分解过程只显示中度活性和较低的量子效率。为提高其光催化效率， 诸多研究工作致力于对氮化碳进行修饰优化，包括化学结构调整和纳米结构设 计，如孔隙结构制造 ，掺杂原子（碳，磞，硫） ，与半导体耦合 ，控制形貌 ， 共聚合有机分子等。由于这些方法的利用，氮化碳的光催化产氢活性有了很大的 提高。文献综述

1。3。2 氮化碳简介

根据许多研究结果发现，氮化碳是一种新型的非金属光催化剂[20]，[21]氮化碳 是一种由氮和碳组成的有机聚合物。进一步的计算表明[22]，氮化碳可能存在的物 相包括：α相、c-C3N4、pc-C3N4 以及类石墨相等等，在这几种物相当中，类石墨 相在常温常压下表现得最为稳定，并且具有半导体特性。石墨型氮化碳的稳定性 很高、耐腐蚀等好处，这使得它在催化领域非常有前途。

理论预测的氮化碳有（β、α、立方、准立方和类石墨相）5 种相结构，在这 几种结构中，在室温的条件下 g-C3N4 的稳定性最好，原因是其结合能很低，它 也 是 当 前 的 实 验 条 件 下 人 们 唯 一 能 合 成 的 氮 化 碳 。 g-C3N4 有 triazine 和 tri-s-triazine 两种基本结构的两种争议，如图 1。2[23]。由密度泛函理论计算证明了， triazine 比 tri-s-triazine 稳定性更好，结合能更高，所以 tri-s-triazine 是 g-C3N4 的 基本单元。

如图 1。2 所示，氮化碳可能有两种结构，其中一种是以三嗪环（C3N3）为结 构单元的氮化碳是 R3m 空间群，而另外一种以七嗪环为结构单元的氮化碳则为 P6m2 空间群，虽然结构不一样，但是两者中的 C、N 原子都发生了 sp2 杂化，与 在 pz 轨道上的孤对电子组成了一个和苯环类似的π键，组成了一个高度离域的 共轭体系。第一种结构中，每个三嗪环末端的 N 相互连接，组成一个平面，这 个结构中环内 C—N 键键长为 0。1315nm，C—N—C 之间的键角为 116。5°，环外 C—N 键键长为 0。1444nm，C—N—C 之间的键角为 116。5°。而在第二种结构中， 环内 C—N 键键长为 0。1316nm，C—N—C 之间的键角为 116。6°，环外 C—N 键 键长为 0。1442nm，C—N—C 之间的键角为 120。0°。可以看出第二种由七嗪环组 成的结构更稳定[24]。

图 1。2 g-C3N4 的两种可能的结构单元组成

1。4 氮化碳研究存在的问题及对策

实际上，促进 g-C3N4 的聚合度已被证明是提高光催化活性的一种有效方法。 到目前为止，已经合成的 g-C3N4 对比网状的无限延伸的 g-C3N4 还有很大的差距， 并且存在很多的结构缺陷和一定量的氢。然而也恰恰是因为这些缺陷的存在使得 其边缘结构有氨基的存在，也因此使得其活性更高。人们把目光由最开始的制备 转移到了其应用。研究开发具有理想结构的 g-C3N4 是当前的研究重点[21]目前已 经开发的主要改性方法主要包括如下几个方面：来:自[优E尔L论W文W网www.youerw.com +QQ752018766-

1。4。1 形貌调控

虽然 g-C3N4 在光催化领域作为光催化剂具有原料价格便宜、催化活性高稳 定性好并且不含金属等许多好处，但是因为其比表面积小，使得它在催化领域的 应用的应用方面受到了很大的制约。正如大家说知道的那样，催化剂的形貌特征

不一样比表面积和催化活性中心也都大不相同，增大其比表面积可以使其光催化 效率增大，活性位点也会增加。所以如何开发出具有更大比表面积的介孔氮化碳， 是提高 g-C3N4 催化活性的研究方向。目前，其主要合成方法有硬模板法和软模 板法两种。