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g-C3N4在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用

1. 光催化分解水產(chǎn)氫

g-C3N4作為對可見光響應(yīng)的光催化劑，可將太陽能直接轉(zhuǎn)化為氫能。理論上，由于g-C3N4的導(dǎo)帶（CB）為–1.1eV，價帶（VB）為+1.6eV（相對于標(biāo)準(zhǔn)氫電極），跨立于光催化分解水產(chǎn)生氫氣和氧氣的氧化還原電位的兩端，滿足可見光全解水析氫析氧的要求。然而，純 g-C3N4的光催化產(chǎn)氫活性并不高。因此研究者對其進(jìn)行改性，通過形貌調(diào)控、元素?fù)诫s、染料敏化、構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)、負(fù)載助催化劑等方法來提高g-C3N4的光催化活性。

2.光催化降解污染物

光催化降解污染物是解決環(huán)境污染問題的高效友好的手段。g-C3N4獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)和物化性質(zhì)使其用于光催化降解有機(jī)污染物，主要有羅丹明B、甲基橙、甲基藍(lán)、苯酚、苯甲醇、雙酚A、2,4-二氯苯酚等有機(jī)污染物。同時，它還可以降解抗生素，例如：鹽酸四環(huán)素。但是，純 g-C3N4的降解能力較低。因此，研究者通過將g-C3N4與其它物質(zhì)復(fù)合來提高光催化降解性能，例如：Pt、C、Pd、Eu、AgBr、WO3等。

3.光催化還原 CO2

光催化還原CO2生成烴類燃料是解決能源短缺問題的手段之一。由于g-C3N4的導(dǎo)帶位置偏負(fù)，可以滿足CO2還原的要求。因?yàn)镃O2還原反應(yīng)需要較高的過電位來驅(qū)動，所以很少有人使用純g-C3N4光催化還原CO2。因此，研究者將g-C3N4與其他半導(dǎo)體復(fù)合，可以有效提高g-C3N4光催化還原CO2的活性。Liang[3]等制備的 g-C3N4/CeO2可將CO2光催化還原成 CH4，從而將 CO2變成可直接利用的燃料。但目前光催化還原CO2的研究較少，且光催化劑較不穩(wěn)定，仍然需要研究者進(jìn)行長期的探索。

4.光催化有機(jī)合成

g-C3N4光催化劑在溫和條件下具有選擇性有機(jī)轉(zhuǎn)化的能力。研究表明，g-C3N4基光催化劑可對許多芳香化合物進(jìn)行光催化氧化。例如：選擇性氧化苯為苯酚、芳香醇為醛、芳香胺為亞胺等。Dai等[4]將 CdS/g-C3N4應(yīng)用于選擇性氧化芳香醇為芳香醛和還原硝基苯為苯胺。與光催化還原 CO2類似，目前關(guān)于光催化有機(jī)合成的報道較少，g-C3N4作為光催化劑進(jìn)行有機(jī)合成仍需進(jìn)一步探索。

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