碳氮共轭结构的低温合成和自组装

石墨相氮化碳(g-C3N4)聚合物半导体具有独特的π共轭电子结构和优异的化学稳定性,是一种新型、不含金属成分的廉价可见光光催化剂。近年来,被广泛应用于光解水制氢/制氧、有机选择性合成及有机污染物降解等,是光催化研究领域备受关注的新材料之一。然而,目前制备g-C3N4光催化剂的手段还比较单一,通常采用高温固相热聚合法合成,该方法由于传质和反应动力学等方面的问题,不利于控制光催化剂的大小、形状、结构及其功能化改性等。因此,探索新的合成路径用于制备g-C3N4光催化剂,成为当前氮化碳光催化研究领域的一个挑战。

 

最近,福州大学光催化研究所王心晨教授课题组采用一种“自下而上”的纳米化学合成方法。以三聚氰胺和三聚氰氯为反应起始物,乙腈为反应溶剂,通过优化反应温度和时间,可以在无催化剂存在下,实现溶剂中反应物分子的聚合、结晶和自组装,成功制备出具有光催化活性的碳氮共轭纳米材料。与传统热聚合制备的样品相比,新方法合成的样品具有更大的比表面积、更高的光吸收性能和更高的可见光光催化活性。

该研究所提出的低温溶剂相合成与自组装的方法,有利于在分子水平上,利用丰富的有机化学手段和方法,对碳氮共轭体系的组成、结构、形貌和催化性能等进行调控,实现g-C3N4 纳米光催化剂的可控制备,对提高有机碳氮共轭体系的人工光合成效率具有重要意义。该研究工作得到三位审稿专家的一致好评,新近发表在 Angew. Chem.期刊上