西安交大科研人员在《配位化学评论》发表石墨相氮化碳光催化析氢综述文章

大力发展光催化制氢技术促进太阳能和水资源向氢能的可循环转换是助力实现“双碳”目标的关键举措。面对工业化应用的实际需求，寻找和开发催化活性高、稳定性好、廉价易得的光催化材料是目前光催化制氢领域迫切需要解决的核心问题。聚合物半导体石墨相化碳氮(g-C3N4)由于优秀的可见光活性、制备工艺简单、成本低廉、化学稳定性好等优点而成为光催化制氢的理想材料之一。国内外学者们围绕g-C3N4在光催化制氢领域中的应用开展了大量研究和探索，在过去的十年中已有超过6900篇有关g-C3N4光催化制氢的研究论文发表，且每年的发表论文数量持续攀升，这表明g-C3N4已成为探索高性能光催化剂的一个有吸引力的研究热点。

围绕g-C3N4光催化剂的可控合成及性能提升，西安交通大学石建稳教授课题组开展了一系列研究工作。团队将结构设计与离子掺杂相结合，通过能带位置调控成功构建了更有利于产氢过程的II型及Z型异质结体系；在超薄氮化碳纳米片上通过原位修饰引入非贵金属助催化剂显著提升催化反应动力学；引入高分散金属颗粒做为桥梁在氮化碳与其他半导体之间实现顺畅的电荷转移；利用g-C3N4纳米管膜的一维限域孔道实现了高效光催化过程，证明了纳米限域微环境在调控催化性能上的重要作用。

g-C3N4在光解水制氢领域的研究显示出迷人的前景，将层出不穷的研究策略以及种类繁多的文献报道进行及时全面的梳理和总结概括，对于准确把握研究方向、合理筛选研究方案、提出可行的改进措施并最终提升氮化碳的催化性能具有积极的推动意义。基于在该领域多年的持续研究，课题组受邀对氮化碳在光催化制氢领域的研究现状进行了全面综述，介绍了g-C3N4基本性质，回顾了g-C3N4的发现和研究历史，对比性地介绍了g-C3N4的制备方法及各自的优缺点，归纳了g-C3N4在光催化制氢中存在的问题和其背后的原因，从材料的修饰改性、结构与形貌设计、构建同质/异质结体系等方面讨论了提高g-C3N4光催化活性的方法，提出了g-C3N4在光催化领域面临的机遇与挑战。综述有助于在全面了解g-C3N4材料的基础上，为开发高活性g-C3N4光催化剂提供更有效的解决思路。

该综述以《石墨相氮化碳光催化析氢的研究进展:从制备到改性》（The progress of g-C3N4in photocatalytic H2evolution: From fabrication to modification ）为题发表在国际顶级期刊《配位化学评论》（Coordination Chemistry Reviews）上。该期刊在物理与理论化学类169个刊物排名第一。该论文得到了国家自然科学基金、中国博士后面上项目、陕西省自然科学基金青年项目的资助，论文第一作者为西安交通大学电气学院助理教授马丹丹，硕士研究生张卓明为学生一作，电气学院石建稳教授为唯一通讯作者，西安交通大学电气学院为该论文唯一单位。该项工作是团队在《自然·通讯》（Nature Communications）、《美国化学会·纳米》（ACS Nano）、《应用催化B》（Applied Catalysis B)上发表成果之后，又在顶级期刊上发表的重要成果。

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论文链接: https://doi.org/10.1016/j.ccr.2023.215489