综述：类石墨相g-C3N4结构：催化、传感、成像及LED应用

 

论文概述

石墨相氮化碳（g-C3N4）是一种典型的二维共轭聚合物材料，近年来在作为廉价、无金属、可见光响应光催化剂方面受到广泛关注。g-C3N4具有优异的电子能带结构，富电子性质，表面官能化修饰，高理化稳定性，无毒以及原料丰富等特点。因此g-C3N4被广泛应用于可见光催化裂解水制氢、光催化降解污染物、传感、成像及能源转换等诸多领域。目前相关综述文献多关注于g-C3N4的合成及催化领域的应用，而缺乏对g-C3N4在多领域的系统性整理和总结。有鉴于此，华中科技大学/香港城市大学王春栋（通讯作者）和美国摩根州立大学Yucheng Lan（通讯作者）等人在Nano-Micro Lett. 上发表了题为“RecentAdvances of Graphitic Carbon Nitride-Based Structures and Applications inCatalyst, Sensing, Imaging, and LEDs”的综述文章，详细总结了基于g-C3N4材料和结构的性能、设计及构筑的最新研究进展，以及在上述诸多领域的应用。

文章引用信息

Aiwu Wang ,Chundong Wang ,Li Fu , Winnie Wong-Ng ,Yucheng Lan . Recent Advances of Graphitic Carbon Nitride-Based Structures and Applications in Catalyst, Sensing, Imaging, and LEDs. Nano-Micro Lett.(2017) 9:47.

http://dx.doi.org/10.1007/s40820-017-0148-2

关键字

类石墨相g-C3N4，催化，传感，成像，LED

此工作发表于Nano-Micro Letters期刊2017年第9卷第4期，详情请阅读全文，可免费下载。本文同步在期刊微信、微博、科学网博客、Facebook、Twitter等平台推出。以往推文请关注中文推广网站（http://nmsci.cn）。

作者介绍

王春栋

华中科技大学电子科学与技术系副教授、博士研究生导师，2013年获得香港城市大学哲学博士学位。研究工作主要包括等离子体可控生长石墨烯及其他纳米材料，等离子表面改性，基本物理问题探讨及纳米材料在锂离子电池，超级电容器，生物传感等方面的应用研究。在Advanced Materials, Advanced Functional Materials, Nano Today等杂志发表SCI论文50余篇。2013年获香港城市大学优秀博士论文奖，2014年比利时荷语鲁汶大学F+研究员，比利时2014年FWO学者等奖项。

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图文导读

图 1  g-C3N4的 a) 三嗪，b) 三-s-三嗪的结构

图 2  石墨碳氮化物的晶体结构和光学性质

图 3 a) 3D g-C3N4/TiO2石墨烯结构原理图，g-C3N4/石墨烯纳米复合材料的b,c) SEM图(TEM)，d) C 1s的XPS，e) N 1s的XPS，f) UV–vis谱

图 4 g-C3N4纳米片的a-c) TEM图，d) AFM图，e) g-C3N4纳米片的自上而下和自下而上的合成策略示意图

图 5  1D g-C3N4的纳米结构。a) 纳米管的SEM图，b) 纳米管的TEM图，c) 纳米棒的TEM图，d) 多孔纳米棒的TEM图，e) 纳米纤维的SEM图，f) 管状结构的SEM图

图 6  HR-CN样品的形貌表征。g-C3N4的 a) SEM，b) TEM， c、d) 对应元素映射图， e) 一层g-C3N4， f) 通过轧制g-C3N4层形成单一的g-C3N4纳米管

图 7  单层g-C3N4a) HOMO-n，b)  LUMO+n轨道，双层g-C3N4c) HOMO-n，d)  LUMO+n轨道，e)g-C3N4纳米片、纳米带和量子点的可控合成示意图

图 8  a) 可见光照射下水体中典型的H2和O2生成，b) 复合催化剂裂解水的QE波长依赖性(红点)，c) 在固定质量的复合催化剂中，QE对不同浓度的碳点/ g-C3N4催化剂，d) 在150毫升的超纯水中，恒定碳点浓度下不同催化剂负载的定量分析 

方案 1  a)绿色天然光的叶子和放大的图（右）描绘在堆积类囊体光转换，b) MSCN纳米胶囊的制备示意图 

方案 2  a) g-C3N4/MnO2纳米复合材料的检测GSH示意图，b) 双波长比率ECL-RET传感器配置策略示意图

图 9  a) 不同治疗组小鼠体内肿瘤体积生长曲线，b) 不同条件下BALB/c小鼠体重随处理时间的变化，c) 有代表性的BALB/c小鼠经14天处理后切除肿瘤的照片，d) 对照组和经过14天‘‘808 nm激光UCNPs@g-C3N4 - PEG”的治疗组小鼠的相应数字照片，e) 不同治疗组14天治疗后肿瘤染色

图 10 a) g-C3N4 /硅胶发射的光致发光光谱在365 nm处显示四个峰(430, 480, 580, 627 nm)，b,c) g-C3N4/硅胶膜的照片，显示良好的 b) 透明性和 c) 灵活性，d) 365 nm，CIE-1931色度图显示从典型的g-C3N4/硅胶（由黑十字标记）的激发发射，e) AEATMS, g-C3N4-硅胶, 和 g-C3N4粒子的FTIR谱图，f) g-C3N4/硅胶中一个AEATMS封顶的g-C3N4粒子示意图

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