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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 孙月 包妍 刘泽珏 张 朱蓓蓓 王璐 管国锋 南通 职业 大学 药品 环境 工程学院 江苏 南通 扬州 大学化学 化工学院 江苏 扬州 南京 工业 大学 化工学院 江苏 南京 引用 本文 周杰 孙月 包妍 低维 石墨 相 氮化 碳 合成 方法 研究进展 化工 进展 文章 摘要 一种 非金属 半导体 材料 石墨 相 氮化 碳因 独特 物理 化学性质 优异 光催化 性能 能源 环境 催化 领域 展现出 前景 但体 相 聚合度 低比 表面积 活性 位点 少 缺点 制约 进一步 将体 相合 低 维度 改善 缺陷 策略 改性 策略 本文 系统 介绍 零维 一维 二维 三维 纳米 结构 低 维度 合成 方法 分析 维度 能带 结构 光生 电子 空穴 转移 效率 光吸收 能力 光催化 性能 影响 维度 材料 能源 环境 催化 领域 指出 研究 工作 普遍存在 机理 缺乏 大规模 合成 工业 展望 未来 理论 深度 研究 进一步 拓展 废水 废气 工业化 治理 碳 转化 领域 关键 技术开发 后续 研究 工作 提供 方向 指引 石墨 相 氮化 碳 一种 非金属 半导体 材料 禁带 宽度 约 氢 电极 价带 导带 约 前体 方法 合成 禁带 宽度 价带 导带 位置 略有 差异 价带 导带 位置 提供 光学 性能 独特 化学 稳定性 廉价 易得 优点 太阳能 利用效率 催化剂 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 能源 环境 生物 领域 展现出 强大 前景 块状 结构 叠 堆 导致 表面积 额外 孔道 提供 反应物 接触 面积 聚合度 低 结晶度 低 表面 缺陷 缺点 制约 催化反应 领域 中 低 配位 原子 价带 导带 贡献 高度 共轭 体系 低 域性 光生 载流子 转移 表面 参与 加速 空穴 电子对 复合 影响 催化 性能 缺陷 研究者 各类 改性 手段 提高 催化活性 手段 带隙 调控 晶型 缺陷 调控 表面 敏化 构筑 异质 结 维度 调控 于体 相 独特 尺寸 纳米 结构 高 表面积 合适 电荷 迁移 路径 高 溶解 性能 可调 电子 结构 展现出 卓越 光催化 性能 剥离 超薄 纳米 片 结构 光照 条件 载流子 短 路径 传输 即可 到达 表面 氧化 还原 电荷 分离 效率 提升 改变 原子结构 情况 控制 超薄 纳米 片 层数 利用 量子 限域 效应 研究 能带 结构 提高 活性 选择性 纳米 结构 提供 开放 表面积 高度 暴露 活性中心 为光 催化反应 提供 活性 位点 一种 简单 方法 调整 物理 尺寸 控制 光学 电学 氧化 还原 性质 简单 策略 需 催化活性 选择性 长期 稳定性 迄今为止 众多 科学家 围绕 维度 纳米 结构 工作 相关 工作 缺乏 系统 文献 本文 重点 综述 零维 一维 二维 三维 纳米 结构 低 维度 合成 方法 能源 环境 催化 领域 指出 研究 工作 中 发展 方向 展望 零维 石墨 相 氮化 碳零维 石墨 相 氮化 碳 石墨 相 氮化 碳 量子 点 尺寸 小于 尺寸 减小 时 原有 性质 量子 约束 边缘效应 光电效应 量子 限域 效应 提供 活性 位点 表现 更好 生物 相容性 光电催化 领域 荧光 检测 生物 传感 生物 成像 领域 研究 碳 量子 点 合成 方法 类似 合成 方法 分为 自上而下 法 自下而上 法 自下而上 法是 富含 碳 氮 原子 化合物 前体 采用 包括 微波 辅助 法 低温 固相法 气相 沉积 法等 合成 最终 过程 自上而下 法是 前体 采用 包括 超声 水 热酸处理 蒸发 缩合 水解 方法 由体 相 最终 过程 自上而下 法年 四氯化碳 乙二胺 原料 采用 回流 法 微波 法水 热法 合成 优异 光致发光 性能 年 甲酰胺 二甲基甲酰胺 原料 采用 微波 法在 合成 高 荧光 蓝色 量子产率 高达 荧光 取决于 激发 波长 溶剂 极性 介质 离子 强度 无关 叶酸 碳源 氮源 采用 绿色 微波 一步法 合成 粒径 蓝色 荧光 量子产率 约 一水 柠檬酸 尿素 原料 油酸 媒质 采用 微波 辅助 溶剂 热法 合成 荧光 量子产率 量子 点 不同寻常 激发 波长 依赖性 荧光 处 两个 发射 峰 微波 法 反应时间 短 合成 成本低 合成 粒径 均匀 分散性 产率 低且 微滤 透析 操作 提纯 受 低温 固相法 合成 碳 量子 点 方法 启发 尿素 氮源 柠檬酸 三钠 碳源 高压 釜 中 合成 平均 粒径 量子产率 高 达 调节 反应物 尿素 柠檬酸 三钠 比例 荧光 发射 调性 尿素 提供 氮源 过程 中 尿素 可分解 氨气 氨气 气相 提高 体系 压力 硫脲 尿素 合成 含硫 硫 掺杂 降低 禁带 宽度 提高 电子 转移 效率 尿素 氮源 柠檬酸 盐类 碳源 采用 绿色 简便 一步 水热法 合成 高 水溶性 光致发光 量子产率 高 达 表面 氮 官能团 作用 量子 点 检测 性能 水热 超声 剥离 法 合成 量子产率 非晶态 硼 掺杂 成功 解决 晶态 低 荧光 量子产率 自猝 灭 激发 波长 依赖 高度 选择性 检测 灵敏度 图 形貌 尺寸 分布 自下而上 法 自上而下 法由 碳源 氮源 原料 合成 采用 体相为 原料 化学 刻蚀 法 合成 如图所示 热 解体 相 片层 硫酸 硝酸 混合液 超声 酸化 纳米 纳米 下水 热反应 产物 经微 滤膜 过滤 溶液 方法 合成 中 氮 原子 含量 高 达 蓝色 荧光 转换 发光 性质 利用 硫酸 硝酸 混合 酸处理 体相 多孔 氨水 中 水 热反应 多孔 剥离 多孔结构 超薄 纳米 片 超声 透析 制得 稳定 发光 特性 单层 量子 点 硫酸 硝酸 硝酸钠 双氧水 高锰酸钾 化学 刻蚀 体系 化学 刻蚀 法 控制 产品 尺寸 形貌 合成 过程 废酸 环保 生物医药 受限 图 合成 表征 强酸 刻蚀 法水 热法 合成 一种 绿色 经济 常用 方法 水 热反应 高温高压 条件 体相 剥离 成 三聚氰胺 热解 乙醇 溶剂 中 溶剂 热反应 经微滤 透析 粒径 分布 较窄 高 蓝色 荧光 特性 水溶性 稳定性 生物 相容性 下水 热 剥离 含有 甲胺 水溶液 制得 蓝色 荧光 电化学 刻蚀 法等 合成 方法 采用 电化学 刻蚀 法 含氧 硫 掺杂 高 荧光 氮化 碳 量子 点 荧光 特性 水溶性 生物 相容性 优异 特性 分析 检测 生物医学 表现 发光 特性 电子 空穴 周围环境 相互作用 激发 能量 超过 带隙 时 吸收 光子 电子 空穴 激发 电子 空穴 荧光 量子 效应 控制 尺寸 改变 带隙 光谱 调性 宽 斯托克斯 位移 发射光谱 激发光谱 重叠 有利于 荧光 光谱 信号 检测 用作 传感器 检测 过氧化氢 葡萄糖 谷胱甘肽 多巴胺 抗坏血酸 尿酸 阿莫西林 多种 离子 物质 选择 尿素 柠檬酸 铵 摩尔 比为 时 合成 检测 痕量 检测 限为 利用 氮化 碳 乙二胺 合成 荧光 量子产率 达且 水溶性 较大 表面积 氨基 可选择性 高灵敏度 标记 检测 抗坏血酸 检测 检测 限 生物 影像 效果 报道 双 光子 成像 探针 工作 证实 呈现出 尺寸 依赖 细胞 成像 效果 细胞核 选择性 成像 组蛋白 无疑 生物 成像 中 推进 一大步 荧光 特性 尺寸 电子 空穴 自由 单独 光催化剂 材料 复合 提供 活性 位点 更好 电子 转移 效率 一维 石墨 相 氮化 碳 一维 较大 长径 有利于 吸收 散射 效率 提高 电子 定向 传输 电子 传输 最小 维度 结构 结构 来分 分为 纳米 棒 纳米线 纳米管 一维 材料 合成 方法 来分 分为 模板 法 模板 法 模板 法 模板 法是 一维 材料 常见 合成 方法 早期 一维 合成 方法 阳极 氧化铝 模板合成 吸附 性能 电子 转移 性能 纳米 棒 结果表明 单氰胺 模板 通道 受限 热缩 合是 提高 基 材料 结晶度 降低 聚 位置 有效途径 纳米 棒 高 长径 光电流 输出 效率 提高 多孔 阳极 氧化铝 膜 模板 乙二胺 四氯化碳 前体 合成 外径 约壁 厚 约 纳米管 贵金属 提供 载体 复合 环 己烯 加氢 中 表现 高 活性 阳极 氧化铝 之外 硅藻 模板 法 合成 一维 常用 模板 模板 法 合成 一维 材料 工艺 简单 所制 材料 形貌 规整 有序 模板 剂 强酸 强碱 刻蚀 势必 环境污染 合成 过程 绿色 克服 缺陷 采用 模板 法 合成 纳米线 纳米 纤维 三聚 氰酸 三聚 氯胺 混合物 下水 热反应 环境 热解 直径 长度 约 几百 纳米 表面积 直径约 表面积 吸附 光催化 性能 模板 法 学者 致力于 采用 模板 法 合成 一维 如图所示 将体 相经 超声 甲醇溶液 回流 纳米 棒 可见光 催化活性 光电流 响应 强度 纳米 片 结构 提升 三聚氰胺 溶于 热水 中 快速 冷却 三聚氰胺 纳米 纤维 氮气 保护 热解 氧 掺杂 合成 示意图 如图所示 加热 回流 三聚氰胺 氮气 保护 热解 制得 纳米 棒 结构图 一维 纳米 棒 合成 示意图 纳米 棒 相比 纳米线 一种 更大 长径 一维 材料 采用 三聚氰胺 化学 气相 沉积 炉中 热解 纳米线 提供 一种 模板 剂 绿色 便捷 合成 方法 热解 氢碘酸 修饰 三聚氰胺 合成 修饰 混合 下水 热反应 合成 水溶性 经自 组装 成 宽 光吸收 能力 更窄 禁带 宽度 更好 电荷 分离 效率 改变 组装 环境 溶剂 直径 禁带 宽度 液态 吡啶 加压 变为 固体 压强 压缩 产物 有序 杂化 轨道 成键 热 回流 制得 水 热处理 氰 二胺 谷胱甘肽 混合物 高温 热解 富含 碳 氧 一维 材料 中 纳米管 纳米 棒 纳米线 高 表面积 如图所示 利用 三聚氰胺甲醛树脂 尿素 共聚物 热解 合成 一种 表面积 达 新型 多级 管状 三聚氰胺甲醛树脂 引入 改变 电子 结构 亲水性 增强 可见光 吸收能力 有利于 空间 电荷转移 光生 载流子 分离 低 熔 共晶 盐 三聚氰胺 混合物 热解 阳离子 偶极 相互作用 洗涤 后制 掺杂 多孔 纳米管 三嗪 环 单元 离子交换 稳定 骨架 过程 中起 作用 多孔 纳米 结构 可见光 吸收能力 载体 复合 抑制 大大提高 多孔 纳米管 析 氢 性能 磷酸 焦 磷酸钠 辅助 水热法 合成 掺杂 纳米管 掺杂 降低 纳米管 带隙 增强 材料 导电性 以焦 磷酸钠 为源 合成 掺杂 纳米管 前体 产物 照片 如图所示 图 纳米管 合成 表征 总体 包括 纳米 棒 纳米线 纳米管 独特 空间结构 较大 表面积 强 导电性 一维 结构 光生 载流子 快速 转移 表面 加速 光生 电荷 迁移 速率 提高 电子 空穴 分离 效率 单独 光催化 材料 合成 中 前体 大块 液体 中 改变 晶体生长 提高 结晶度 钝化 表面 缺陷 光催化 独特 性能 包括 光解 水 降解 环境 污染物 合成 可调 带隙 独特 性能 纳米线 体相 带隙 相比 纳米线 带隙 纳米线 结构 带隙 分为 两 导致 多重 电子 跃迁 中 间隙 态 独特 一维 结构 加速 电子 空穴 转移 分离 导致 光催化 性能 提高 纳米管 黑磷 量子 点 复合 合成 结构 金属 复合物 二者 光催化 过程 中 电荷 空间 分离 盐酸 土霉素 罗丹明 表现 不同寻常 光催化 效率 分子 组装 法 合成 硫 掺杂 空心 管状 生长 纳米 片 掺杂 管状 结构 缩小 带隙 增强 可见光 捕获 能力 电子 一维 纵向 径向 四环素 可见光 降解 效果 提升 二维 石墨 相 氮化 碳 一般来说 二维 石墨 相 氮化 碳 指 类似 石墨 烯 结构 纳米 片 简称 众多 结构 中是 最为 一种 结构 是因为 结构 中 电子 平面 二维 方向 自由 增加 电子 转移 效率 有利于 提高 催化活性 合成 分为 自上而下 法 自下而上 法 自上而下 法 自上而下 法 自上而下 法 前体 超声 液相 剥离 热 刻蚀 强酸 氧化 方法 剥离 首次 水 溶剂 中 超声 制得 生物 相容性 此基础 详细 研究 溶剂 异丙醇 甲基 吡咯烷酮 水 乙醇 丙酮 超声 剥离 合成 影响 异丙醇 溶剂 分散性 保存 月 无沉淀 生成 片层 厚度 约 表面积 高达 一系列 浓度 混合 溶液 乙醇 水 异丙醇 水 二甲基甲酰胺 水 四氢呋喃 水 液相 剥离 溶剂 合成 片层 厚度 低至 类似 法 化学 剥离 单层 石墨 烯 过程 利用 强酸 超声 剥离 常规 合成 方法 浓硫酸 浓 盐酸 硝酸 磷酸 超声 剥离 合成 强酸 氢氧化钠 辅助 水热法 合成 高 表面积 采用 超声 法将 剥离 厚度 优异 响应 特性 单层 纳米 片 液相 剥离 法 薄片 层 厚度 可控 合成 普遍存在 产率 低 缺点 有机溶剂 强酸 环保 热 刻蚀 片层 厚度 约 提供 一种 快速 低成本 合成 方法 硫脲 前体 两次 高温 热解 成功 合成 表面积 达 多孔 二次 热解 温度 越高 合成 越 薄且 催化活性 越 高等 详细 研究 热解 时间 合成 影响 如图所示 时间 推移 层状 剥离 热解 时间 进一步 增加 多孔 二次 热解 前体 尿素 三聚氰胺 操作 简便 越来越 研究者 图 合成 示意图 自下而上 法 自下而上 法 合成 报道 衍生 纳米 片为 模板 乙二胺 四氯化碳 前体 首次 合成 表面积 选择 泡沫 模板合成 优异 产氢 性能 软 模板 剂 三聚氰胺 前体 合成 单层 纳米 片 结构 高晶型 电子密度 间隙 高度 化学 热稳定性 高温 氢气 筛分 很大 前景 预处理 添加剂 情况 湿空气 中 利用 水分子 刻蚀 作用 成功 合成 高 表面积 孔 体积 超薄 纳米 结构 超轻 结构 电荷 载流子 快速 分离 转移 增强 染料 污染物 吸附 光降解 开发 水热法 氮气 保护 二次 煅烧 法相 简易 合成 方案 成功 合成 高 结晶度 环丙沙星 磺胺 二甲 嘧啶 降解 过程 中 表现 可见光 催化活性 球磨 法水 溶剂 热法 微波 法等 用作 合成 氮化 碳 去离子水 氧化锆 制成 球磨 罐中 球磨 制得 超薄 且易 分散 球磨 速度 提高 导致 纳米 片 粒径 层数 减少 提高 分散 稳定性 球磨 薄 纳米 片 高 光催化 能力 未经 相比 光催化 能力 提高 倍 采用 微波 水热法 合成 较大 表面积 方法 合成 导带 位置 负使 更好 还原性 在析 氢 中 性能 提供 一种 新 通用 简便 绿色 合成 路线 体相 相比 带隙 可见光 激发 高 表面积 更好 光学 性能 光催化剂 领域 开发 一种 实用 底向上 酸化 策略 煅烧 稀释 溶液 中 三聚氰胺 水 热处理 成型 前体 合成 合成 平均 厚度 约 光解 水产 氢 效率高 达 光催化 还原 二氧化碳 转化 有用 燃料 覆盖 非贵 等离子 氮化钛 纳米 颗粒 多孔 形态 吸附 增加 表面活性 位点 数量 高效 捕获 转化 奠定 坚实 基础 局域 表面 等离子体 共振效应 氮化钛 纳米 粒子 修饰 拓宽 光谱 响应 光生 载流子 转移 光降解 有机 污染物 苯酚 罗丹明 抗生素 光催化 氧化 用于 消毒 清洁 三维 石墨 相 氮化 碳 众所周知 制约 体 原因 其较 表面积 程度 克服 缺点 合成 过程 条件 苛刻 收率 低 学者 致力于 三维 结构 研究 一般来说 体 相 块状 宏观 堆叠 本文 中 三维 指 微 纳米 结构 材料 包括 三维 多孔 三维 球 三维 气 凝胶 三维 多孔 三聚氰胺 前 体经 化合物 预处理 导向 剂 模板 剂 高温 热解 合成 三维 多孔 方法 盐酸 三聚氰胺 前体 热解 合成 表面积 三聚氰胺 氯化铵 原料 采用 热缩 合法 合成 三维 泡沫 支撑 前体 重整 水热 条件 三聚氰胺 单斜 相 重结晶 正交 相再经 高温 热解 而成 三维 多孔 超薄 结构 掺杂 合成 路径 如图所示 热解 三聚氰胺 三聚 氰酸 混合物 构建 高 结晶度 超薄 氮化 碳 纳米 片 组装 而成 草酸 导向 分子 二甲 亚砜 溶剂 中 采用 三聚氰胺 三聚 氰酸 原料 分子 组装 策略 合成 一种 花 环状 插层 三聚氰胺 三聚 氰酸 混合 乙醇 水洗 空气 中 煅烧 可控 合成 三聚氰胺 熔盐 合成 纳米 粒子 纳米 粒子 组装 气 凝胶 有害 溶剂 媒质 环境 三聚氰胺 水热自 组装 合成 分层 结构 三维 中空 纳米管 课题组 电子 层析技术 棒状 三聚氰胺 三聚 氰酸 配合 物向 中空 结构 演化 研究 演变 过程 三维 表征 空心 结构 棒状 复合体 内部 区域 边缘 之间 差异 聚合 缩合 归因于 内部 疏松 表面 致密 三聚氰胺 三聚 氰酸 混合物 中 浓度 蔗糖 下水 热反应 产物 热解 如图所示 纳米 片 微米 花 蔗糖 浓度 反应时间 影响 产物 形貌 因素 微米 化 吸附 脱 附图 如图所示 图 三维 合成 表征 研究者 报道 尿素 硫脲 化合物 前体 合成 路径 商用 蜜胺 泡 棉 浸泡 尿素 饱和溶液 中 再经 冻干 保护 煅烧 首次 提供 一种 宏观 三维 多孔 合成 方法 采用 氯化钠 辅助 冷冻干燥 煅烧 相结合 两步 法 硫脲 合成 三维 开孔 含氰基 氯化钠 多孔结构 模板 剂 程度 分解 简单 热解 过程 中以 冷 淬法 模板 剂 添加剂 条件 成功 合成 层次结构 三维 多孔 方法 热解 以冰 水浴 冷 淬 自然 冷却 如图所示 高温 状态 急剧 冷 淬 纳米 颗粒 结构 互连 多孔结构 图冷 萃法 合成 三维 多孔 路径 表征 受 低维 合成 方法 启发 原料 采用 自上而下 法 合成 三维 多孔 报道 提出 一种 高产 率 合成 合成 方案 盐酸 硫酸 硝酸 质子化 高温 热氧化 即可 制得 高比 表面积 高活性 合成 纳米 棒 化学 定制 途径 成功 合成 纳米 棒 组装 三维 网状结构 其比 表面积 约 拥有 更快 电荷 载流子 传输 动力学 低 熔 共晶 盐共混 氩气 中 煅烧 合成 纳米 针 集成 三维 枝晶 氮化 碳 纳米 针 纳米 片 纳米线 组装 成介孔 三明治 结构 复合物 硅基 材料 模板 剂 合成 多孔 材料 特别 介孔 材料 方法 多孔结构 研究 中 硅基 材料 合成 介孔 常见 硬 模板 剂 合成 介孔 常见 软 模板 剂 模板 剂 引入 形貌 结构 有序 无序 结构 纳米 结构 模板 桥接 三嗪 重复 单元 合成 高度 分散 中空 结构 调节 模板 剂 量 控制 壳 厚度 纳米 球为 模板合成 中空 纳米 球 采用 有序 甲基丙烯酸甲酯 阵列 合成 大孔 模板 三维 有序 纳米 球 阵列 成功 合成 提高 吸水能力 硅基 模板 剂 合成 多孔 形貌 操作过程 模板 剂 合成 烦琐 用量 后期 强酸 强碱 刻蚀 环境污染 三维 多孔 用于 光催化 氧化 光催化 还原 电 催化反应 多孔结构 三维 多孔 较大 表面积 高性能 三维 球体 中 球体 内部 反射 有机 污染物 氧化 燃料 生成 优异 光催化 性能 三维 水 凝胶 吸附 能力 光催化 能力 协同效应 净化 废水 报道 以水 凝胶 吸附 降解 四环素 污水 流经 水 凝胶 时 污染物 吸附 水 凝胶 可见光 照射 强 氧化物 有机 污染物 矿化 复合 水 凝胶 动态平衡 用于 连续 废水 净化 催化活性 增强 归因于 光吸收 加速 光生 载流子 分离 三维 用作 气体 传感器 结语 展望 常规 调控 手段 维度 调控 独特 尺寸 纳米 结构 太阳能 光催化 展现出 优势 零维 微波 加热 固态 大块 化学 刻蚀 合成 刻蚀 过程 中 强酸 强 氧化 性 物质 带来 环境危害 采用 自下而上 法将 富含 碳 氮 原料 水热 产品 透析 较长时间 微波 加热 合成 更好 选择 过程 持续 几十秒 至数 小时 微波 合成 直径 刻蚀 法小 一维 合成 包括 模板 法 热分解 法 模板 法 一维 直径 长度 热分解 法 一维 微 纳米 棒 呈现出 均匀 结构 采用 酸处理 溶剂 热反应 改变 晶体结构 晶相 晶体生长 方向 采用 合适 合成 条件 时 成功 合成 一维 削弱 层 之间 范德华 力 组装 成 一维 结构 煅烧 法 液体 剥离 法 锂离子 插层 法 削弱 层 之间 范德华 力 大块 转化 二维 纳米 片 向前 体中 添加 额外 材料 降低 层间 范德华 力 二维 纳米 片以 模板 法 模板 法 合成 三维 多孔 增加 体相 表面积 多孔结构 兼有 吸附 性能 反应物 聚集 高效 合成 成 维度 结构 材料 尺寸 调控 电子 迁移 分离 作用 研究 工作 材料 工程 涉及 少 未来 研究 几个 化学 刻蚀 法 模板 法等 方法 维度 合成 环境污染问题 积极探索 绿色 环保 合成 路径 维度 改性 采用 多种手段 联合 调控 多个 改善 表面积 空穴 电子 易 复合 缺陷 特别 机理 深度 研究 原位 表征 密度 泛函 理论 计算 系统 设计 研究 提高 催化活性 相关 研究 方向 工程 研究 少 进一步 探索 材料 废水 废气 工业化 治理 规模化 光催化 资源化 转化 领域 关键 技术开发 材料 研究 研究 工作 方向 作者简介 第一 作者 通信 作者 周杰 博士 副教授 研究 方向 光催化 扫码 关注 邮发 代号 订阅 热线 网址 欢迎您 分享 点赞 收藏