过渡金属改性氮化碳及催化性能研究
1.氮化碳发展现状
关于氮化碳的首次报道可追溯到1834年Liebing等研究者提到的蜜勒胺类化合物（Melon）[1]。随后，不同晶型的氮化碳被合成并陆续报道出来，并且各国研究者对氮化碳的结构、晶型进行了全面深入的研究。1989年，Cohen等从beta;-氮化硅的结构模型得到启发，使用C元素代替其中的Si元素，从而提出beta;-C3N4的结构模型，并通过计算，预言了其超过金刚石的高硬度[2]；Sekine等研究者在1990年利用高温热解富N的有机物并成功获得g-C3N4，通过一系列表征手段证明并得知了g-C3N4的类石墨层结构[3]；1996年，华盛顿卡内基研究所的Teter和Hemley采用共轭梯度法对C3N4重新进行了计算，认为C3N4可能具有5种结构，即alpha;相、beta;相、立方相、准立方相和类石墨相[4]。除了类石墨相，其他四种结构的C3N4硬度都可以与金刚石相比。其中类石墨相氮化碳g-C3N4是室温下最稳定的相，具有无毒和可见光响应等性质，使其在催化领域具有很广阔的应用前景。
g-C3N4是一种具有共轭大pi;键的材料，因其具有良好的热稳定性和化学稳定性，以及特殊的机械、电子和光学性能引起了人们的广泛关注[5]。自2009年 Nature Materials 报道g-C3N4可以在可见光条件下水解制氢后，使其迅速成为光催化研究的热点，人们对其进行一系列的研究包括水解制氢、降解有机染料、有机反应等。g-C3N4作为一种新型可见光非金属光催化剂，其具有良好的应用前景，但由于其性质与高分子类似而不利于光电子与空穴的分离，是的其本身的光催化活性受到限制[6]。因此，人们已经通过各种方法来改善g-C3N4的光催化活性，例如染料敏化、过渡金属掺杂、半导体复合以及将g-C3N4支撑多孔结构等。由于g-C3N4具有类似沿着C轴方向堆垛的石墨烯的层状结构，因此如果得到单层的g-C3N4，其中可能会表现出不同于普通三维g-C3N4的类似石墨烯的特性[7]。
李俊红[8]以尿素为原料，通过焙烧的方法制得多孔的氮化碳纳米片，再与已经制备好的二氧化钛纳米带通过研磨、二次焙烧制得TiO2纳米带/Pg-C3N4复合材料；并通过优化焙烧温度、TiO2与Pg-C3N4的比例和焙烧时间制备高活性复合材料。
为了进一步跳碱金属盐插层氮化碳的导电性能和光催化性能，吴兆春[9]将插层氮化碳与高电导率炭黑纳米颗粒进行复合。提高了导电性能，促进了光生载流子的传输，降低了光生电子空穴的复合几率，提高了g-C3N4的光催化氢性能。
2.氮化碳的制备方法
（1）固相反应法
固相反应法一般是利用富含C元素和N元素的化合物作为反应物，问高压条件下，反应生成石墨相氮化碳。Khabashesku[10]等将NH4SCN作为其实反应物，经过一系列的化学反应合成含有七嗪环的化合物，并将该化合物作为固相反应的前驱体，成功制备出了结晶度高且具有七嗪环结构单元的g-C3N4。
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