物理化学学报 >> 2016, Vol. 32 >> Issue (6): 1371-1382.doi: 10.3866/PKU.WHXB201603155

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基于g-C3N4的Z型光催化体系研究进展

陈博才,沈洋,魏建红*(),熊锐,石兢   

  • 收稿日期:2016-01-06 发布日期:2016-06-03
  • 通讯作者: 魏建红 E-mail:jhwei@whu.edu.cn
  • 作者简介:陈博才,武汉大学物理科学与技术学院,硕士研究生。研究方向:半导体光催化材料的改性研究|沈洋,武汉大学物理科学与技术学院,硕士研究生。研究方向:半导体光催化材料在污水净化方面的应用|魏建红,武汉大学物理科学与技术学院副教授,博士生导师。主要从事有机-无机纳米复合材料、光催化材料、电磁流变材料及材料的腐蚀与防护性能研究|熊锐,武汉大学物理科学与技术学院教授,博士生导师。主要从事无机、有机半导体材料及其掺杂体系的光催化及稀磁特性;双钙钛矿结构材料的高介电性、电荷分布及电荷转移性能研究等|石兢,武汉大学物理科学与技术学院教授,博士生导师。主要研究方向:能源材料中高效热电材料的设计及性能优化,光催化材料及强场电绝缘材料的老化与击穿机理研究等
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(51272185);国家重点基础研究发展计划(973)(2012CB821404)

Research Progress on g-C3N4-Based Z-Scheme Photocatalytic System

Bo-Cai CHEN,Yang SHEN,Jian-Hong WEI*(),Rui XIONG,Jing SHI   

  • Received:2016-01-06 Published:2016-06-03
  • Contact: Jian-Hong WEI E-mail:jhwei@whu.edu.cn
  • Supported by:
    National Natural Science Foundation of China(51272185);National Key Basic Research Program of China(973)(2012CB821404)

摘要:

导电聚合物型光催化材料g-C3N4有着独特的电子结构、稳定的化学性能和显著的可见光催化活性。基于g-C3N4的Z型光催化体系(Z-g-C3N4)的催化效率高、电子-空穴复合率低而备受关注,在光催化领域展现出了巨大的应用潜力。本文阐述了Z-g-C3N4型光催化反应体系的作用机理,综述了Z-g-C3N4在光催化领域的研究进展,介绍了Z-g-C3N4在产氢、转化CO2、降解有机物等光催化领域的应用,讨论了pH值、导电介质等因素对Z-g-C3N4光催化性能的影响。最后指出了Z-g-C3N4光催化体系在研究过程中面临的问题和研究方向。

关键词: g-C3N4, Z型, 光催化体系, 电荷传输, 研究进展

Abstract:

Graphitic carbon nitride (g-C3N4) is a promising photocatalyst because of its low cost, high stability, and visible-light-induced photocatalytic activity. Z-scheme photocatalysts based on g-C3N4 (Z-g-C3N4) have attracted considerable attention because of their lower recombination rate of electron-holes and higher catalytic efficiency. In this review, the reaction mechanism of Z-scheme photocatalysis and the recent progress in Z-gC3N4 are introduced and reviewed. The applications of Z-g-C3N4, such as water splitting and CO2 reduction, are presented. The key factors that affect the photocatalytic performance, such as pH and the presence of electron mediators, are discussed. Moreover, the current challenges are described and the future development of Z-gC3N4 is forecast.

Key words: g-C3N4, Z-scheme, Photocatalytic system, Charge transfer, Research progress

MSC2000: 

  • O643