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文章信息低维石墨相氮化碳合成方法研究进展周杰1，孙月1，包妍1，刘泽珏1，张沙沙1，朱蓓蓓1,2，王璐1，管国锋31南通职业大学药品与环境工程学院，江苏南通 226007；2扬州大学化学化工学院，江苏 扬州 225002；3南京工业大学化工学院，江苏 南京 211816●引用本文：周杰, 孙月, 包妍,等. 低维石墨相氮化碳合成方法研究进展[J]. 化工进展, 2022, 41(12):6430-6442.●DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0365文章摘要作为一种非金属半导体材料，石墨相氮化碳（g-C3N4）因其独特的物理和化学性质及优异的光催化性能，在能源和环境催化等领域展现出良好的应用前景，但体相g-C3N4存在聚合度低、比表面积小、活性位点少等缺点，制约了其进一步应用。将体相g-C3N4合成为各种低维度g-C3N4是改善上述缺陷的有效策略之一。基于以上改性策略，本文系统介绍了近年来具有零维、一维、二维和三维纳米结构的低维度g-C3N4的主要合成方法，分析了不同维度对g-C3N4的能带结构、光生电子和空穴的产生和转移效率、光吸收能力和光催化性能的影响，总结了不同维度材料在能源和环境催化等领域的具体应用，同时指出目前研究工作普遍存在反应机理不够深入、缺乏大规模合成和工业应用等问题，展望了未来在加强理论深度研究的同时，需要进一步拓展g-C3N4在废水、废气的工业化治理和碳转化等领域的关键技术开发，以期为后续的研究工作提供方向和指引。石墨相氮化碳（g-C3N4）作为一种非金属半导体材料，禁带宽度约为2.7eV，基于正常氢电极，其价带和导带约为+1.6eV和-1.1eV。不同前体、不同方法合成的g-C3N4禁带宽度和价带、导带位置略有差异。良好的价带和导带位置，为g-C3N4提供了良好的光学性能，加上其独特的化学稳定性及廉价易得的优点，使其逐渐成为具有良好的太阳能利用效率的催化剂，在光催化生产新能源，光催化治理污染物，光催化合成，生物医疗等能源、环境、生物领域展现出强大的应用前景。然而，其块状结构的叠堆导致比表面积较小，没有额外的孔道提供与反应物较多的接触面积，且存在聚合度低、结晶度低、表面缺陷多等缺点，严重制约了g-C3N4在催化反应领域的应用。同时，g-C3N4中低配位的N原子对价带和导带均有所贡献，这使得高度共轭的π体系具有低的离域性，光生载流子不能及时转移至g-C3N4的表面参与反应，从而加速了g-C3N4空穴-电子对的复合，影响了其催化性能。针对上述缺陷，研究者通过各类改性手段来提高其催化活性，通常的手段有带隙调控、晶型和缺陷调控、表面敏化、构筑异质结、维度调控等。相对于体相g-C3N4，具有独特尺寸和纳米结构的g-C3N4有着更高的比表面积，更合适的电荷迁移路径；更高的溶解性能和可调的电子结构，展现出更为卓越的光催化性能。比如，当g-C3N4剥离为超薄纳米片结构后，在光照条件下产生的载流子通过很短的路径传输即可到达其表面进行氧化还原反应，电荷分离效率提升明显。更重要的是，在不改变原子结构的情况下控制超薄纳米片的层数，可以有效地利用量子限域效应来研究g-C3N4的能带结构，从而提高各种反应的活性和选择性。此外，纳米结构的g-C3N4还可以提供更加开放的表面积和高度暴露的活性中心，为光催化反应提供更多的活性位点。因此，作为一种简单的方法，调整g-C3N4的物理尺寸已成为控制其光学、电学和氧化还原性质的简单策略，从而获得所需的催化活性、选择性和长期稳定性。迄今为止，众多科学家围绕不同维度纳米结构g-C3N4开展了大量的工作，而相关工作缺乏系统的文献总结。本文重点综述了近几年来具
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