毕业论文课题相关文献综述
文 献 综 述
1.1 引言
1989年，美国科学家A.Y. Liu和M.L. Cohen根据固体体弹性模量的经验计算公式，并运用第一性原理计算方法，从理论上预言了β-C3N4这种硬度可以和金刚石相媲美而在自然界中尚未发现的新化合物。这一预言引起了许多科学工作者的关注，在理论研究和实验合成方面都做了大量的工作，尤其是近十多年来，每年都有数百篇相关文献报道。硬质相C3N4不仅是优良的超硬材料，而且是性能优异的宽禁带高温半导体。它的电学性质与温度有关，随着温度的升高，可以由绝缘体转为导体，同时还具有高热导性。
因此，β型和立方型氮化碳晶体同金刚石等其它超硬材料一样具有优异的力学、光学、电学和热学性能，是一种应用前景较好的高性能材料。实现这种超硬材料的人工合成，特别是低成本大批量合成，一直是人类梦寐以求的。它们在日常生活、机械加工、石油开采、高温大功率和短波长半导体光电子器件研制以及国防工业中有很高的应用价值，是一类将对我们的生活产生深远影响的高技术材料[[i]]。
1.1.1 g-C3N4的研究进展
对C3N4的研究始于上个世纪20年代，在1922年化学家们认为C3N4具有石墨的结构，到了80年代，C3N4的研究才开始进入到了一个相当活跃的阶段。第Ⅲ族和第V族的轻元素通过2p和3p轨道结合而成的材料因其原子间距短引起了独特而多样的物理化学性质。碳氮两种元素都仅有两个原子壳层，半径很小，相互键可以形成很强的共价键，也能通过四重配位组成各向同性的致密三维共价键网格结构。1834 年Berzelius 和Liebig 首次合成出一种聚合型氮化碳，他们将其命名为melon 并进行了相关报道，这是已知最早的关于合成聚合物的报道。1989，Liu 和Cohen 提出了一个经验模型( B = 1 /4N( 1971－200λ) d－3.5 ) 以计算共价键固体的体积模量，理论计算结果表明，β-C3N4与金刚石具有相似的硬度。大量文献对各种前驱体及各种物理、化学方法制备不同晶型C3N4进行了报道[1]。
1.1.2 g-C3N4概述
在常温常压下，石墨型C3N4( g-C3N4) 更为稳定，由三嗪环和锥形的氮桥组合而成，虽然在强度上不能与其他晶型相比，但其可以在温和的条件下由一系列含碳富氮的前驱物( 单氰胺、三聚氰胺等) 进行大量制备，其高度的稳定性及独特的电子结构使其在润滑、催化剂载体、气体存储、药物输送等方面具有潜在的应用价值[2]。目前的大多数光催化剂都面临同样的问题： (1) 能隙太宽，只能响应不足太阳能辐射5% 的紫外光区，对太阳能中47% 的可见光利用率很低; (2) 价带和导带的电位很难同时满足各种催化反应的电位需要； (3) 光生电子空穴易复合，量子效率很低[3]。
光催化反应可以分为2类：上坡反应(AG0)和下坡反应(AG0)。光催化H2O分解、CO2：还原、NH3合成等反应上坡反应相较于光降解等下坡反应更为困难，但前者对人类解决能源危机更具意义，也称为人工光合成。 g-C3N4可以作为紫外和可见光下催化析氢和析氧的非金属光催化剂。当分别存在适合的牺牲电子受体或给体时，g-C3N4催化剂能够对还原水析氢反应或氧化水释氧反应表现出催化活性，无需金属共催化剂。福州大学的付贤智院士课题组与德国马普所合作，在g-C3N4。的光催化研究方面进行了大量的有益的探索[4]。
1.1.3 g-C3N4结构与制备
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