物理化学学报 >> 2021, Vol. 37 >> Issue (8): 2008010.doi: 10.3866/PKU.WHXB202008010
所属专题: 二维光催化材料
李开宁1, 张梦曦1, 欧小雨1, 李睿娜1, 李覃1, 范佳杰2, 吕康乐1,*()
收稿日期:
2020-08-04
录用日期:
2020-08-31
发布日期:
2020-09-07
通讯作者:
吕康乐
E-mail:lvkangle@mail.scuec.edu.cn
作者简介:
吕康乐,男,1972年生。博士毕业于浙江大学化学系,现为中南民族大学资源与环境学院教授。主要从事光催化、污染控制化学与纳米环境催化材料方面的研究
基金资助:
Kaining Li1, Mengxi Zhang1, Xiaoyu Ou1, Ruina Li1, Qin Li1, Jiajie Fan2, Kangle Lv1,*()
Received:
2020-08-04
Accepted:
2020-08-31
Published:
2020-09-07
Contact:
Kangle Lv
E-mail:lvkangle@mail.scuec.edu.cn
About author:
Kangle Lv, Email: lvkangle@mail.scuec.edu.cn; Tel.: +86-27-67841369Supported by:
摘要:
二维聚合物材料氮化碳纳米片因具有独特的电学特性、化学稳定性,在环境治理、能源转换领域有广阔的应用前景。开发绿色友好、经济高效的g-C3N4纳米片剥离策略和合成方法,是催化、能源、材料领域的热点问题。本文重点介绍了关于二维g-C3N4纳米片的剥离方法与制备策略的研究进展,同时对现有方法进行对比和分析,主要包括热氧化刻蚀、超声辅助剥离、化学法、机械法以及模板法等。文章的最后对g-C3N4纳米片的剥离制备所面临的问题和挑战,进行了讨论,并展望其未来发展方向。
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表1
氮化碳纳米片制备方法的优缺点比较"
Exfoliated strategies and preparation methods | Advantages | Disadvantages | Scope of application | Ref. |
Thermal oxidation etching | Easy to operate | High energy consumption; low yield | Photocatalysis electrocatalysis | |
Ultrasound-assisted method | The obtained nanosheets can inherit the structural characteristics of the bulk C3N4 and have fewer defects. | Time consumption | Photocatalysis; electrocatalysis energy storage; bioimaging | |
Chemical exfoliation | The preparation time is relatively short; the obtained samples can be highly dispersed; easy to control the surface charge properties by adjusting the pH value. | Inevitably introduce organic solvents or strong acids; require additional work for removal | Photocatalysis; photosynthesis; Electrocatalysis biomedicine | |
Mechanical method | High exfoliated efficiency; simultaneous exfoliation and modification can be achieved | Only obtain small size nanosheets | Photocatalysis; biosensing | |
Template method | Controllable morphology; relatively high yield | Additional additives may affect g-C3N4 polymerization; contain unavoidable template removal process | Photocatalysis; energy storage |
表2
g-C3N4纳米片的制备方法与性能比较"
Sample | Precursor of bulk g-C3N4 | Exfoliation method | Thickness (nm) | Surface area (m2·g-1) | Yield (compared to bulk g-C3N4) | Ref. |
g-C3N4 nanosheets | Dicyandiamide | Thermal oxidation etching | ≈ 2 | 306 | 6% | |
Porous g-C3N4 nanosheets | Thiourea | Thermal exfoliation | 16 | 151 | 8% | |
Foam-Like holey ultrathin g-C3N4 nanosheets | Melamine | Long-time thermal oxidation etching | 9.2 | 277.98 | - | |
Ultrathin g-C3N4 nanosheets | Melamine | Sonication(in aqueous solution for 16 h) | ≈ 2.5 | - | - | |
g-C3N4 nanosheets | Commercial bulk g-C3N4 | Sonication (in isopropanol for 10 h) | ≈ 2 | 384 | - | |
Monolayer g-C3N4 nanosheet | Melamine | Sonication (in mixed solvent for 10 h) | 0.38 | 59.4 | - | |
Tri-s-triazine-based crystalline C3N4 nanosheets | Melamine | Sonication (in isopropanol for 15 h) | ≈ 3.6 | 203 | - | |
Few-layer g-C3N4 nanosheets | Melamine | Sonication (in γ-valerolactone for 24 h) | ≈ 2 | - | - | |
Single atomic layer g-C3N4 nanosheet | Dicyandiamide | Chemical exfoliation method(H2SO4) | ≈ 0.4 | 205.8 | - | |
Amphoteric g-C3N4 nanosheets | Melamine | Chemical exfoliation method(H2SO4) | ≈ 9 | - | - | |
g-C3N4 nanosheets | Melamine | Chemical exfoliation method(HNO3) | ≈ 1.1 | - | - | |
Protonated porous g-C3N4 nanosheets | Dicyandiamide | Chemical exfoliation method(H3PO4) | ≈ 1 | 55.4 | - | |
Ultrathing-C3N4 nanoplatelets | Melamine | Ball milling | 0.35-0.7 | 97 | 15% | |
g-C3N4 nanosheets | Dicyandiamide | Ball milling | 1.5-20 | 63.62 | - | |
g-C3N4 nanosheets | Dicyandiamide | Soft-template | 3.1 | 52.9 | - | |
High-crystalline g-C3N4 nanosheets | Dicyandiamide | Template method | - | 39.24 | - |
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