新型非金属光催化剂--石墨型氮化碳的研究进展

2014年第33卷第5期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·1185·

化工进展

新型非金属光催化剂——石墨型氮化碳的研究进展

范乾靖，刘建军，于迎春，左胜利

（北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室，北京 100029）

摘要：石墨型氮化碳（g-C3N4）聚合物是一种具有合适禁带宽度（2.7eV）的新型非金属有机半导体光催化剂，它具有良好的热稳定性和化学稳定性。本文介绍了石墨型氮化碳的结构、理化性质和合成方法，重点阐述了进一步提高石墨型氮化碳光催化活性的方法，包括形貌调控、掺杂改性、共聚合改性和硫介质调控。并论述了石墨型氮化碳在可见光下催化分解水和降解有机污染物方面的应用现状。最后指出进一步探索和优化石墨型氮化碳的合成及改性方法，提高其光催化性能依然是g-C3N4在光催化领域应用的研究重点。

关键词：氮化碳；催化剂；太阳能；制氢；降解

中图分类号：O 643 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2014）05–1185–10

DOI：10.3969/j.issn.1000-6613.2014.05.018

Research progress in a new metal-free photocatalyst——graphitic carbon

nitride

F AN Qianjing，LIU Jianjun，YU Yingchun，ZUO Shengli

（State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering，Beijing University of Chemical Technology，Beijing

100029，China）

Abstract：Polymeric graphitic carbon nitride，g-C3N4，is a new organic photocatalyst with semiconductor property and proper band gap of 2.7eV，which possesses high thermal and chemical stability. In this paper，the structure，physicochemical properties and preparation methods of g-C3N4 are reviewed. As the photocatalytic activity of g-C3N4 is generally low，the methods to make it an effective photocatalyst are summarized，including texture modification，elements doping and constructing heterojunction with other materials，copolymerization and sulfur-mediated function. In addition，the applications of g-C3N4 for photocatalytic water splitting and degradation of organic water pollutants under visible light are discussed. At the end，it can be concluded that the developing tendency of g-C3N4 as a photocatalyst is exploring and further optimizing the preparation and modification methods to improve its photocatalytic activity.

Key words：carbon nitride；catalyst；solar energy；hydrogen production；degradation

随着世界人口的迅猛增加和工业化程度的不断提高，日益严峻的环境污染和能源短缺问题成为人类社会面临的重要挑战之一。光催化反应在太阳能的驱动下，既可以催化降解各类污染物，又可以催化分解水生成氢气和氧气，是一种绿色、高效、能解决能源和环境污染问题的有效方法。在各种光催化剂材料中，TiO2以其廉价、无毒、氧化能力强、稳定性好等特点，成为目前研究最多和应用最广的半导体光催化剂之一。但是因其具有较大的禁带宽度（3.0～3.2eV），只能在紫外光驱动下发生有效的光催化反应，而紫外光只占太阳能总能量的4%左右，这限制了TiO2在实际应用中对太阳能的大规模

收稿日期：2013-11-20；修改稿日期：2013-12-30。

基金项目：国家自然科学基金项目（10972025）。

第一作者：范乾靖（1989—），男，博士研究生。联系人：刘建军，副教授，博士生导师。E-mail jjliu717@https://www.360docs.net/doc/942207942.html,。