综述:类石墨相g-C3N4结构:催化、传感、成像及LED应用


论文概述

石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种典型的二维共轭聚合物材料,近年来在作为廉价、无金属、可见光响应光催化剂方面受到广泛关注。g-C3N4具有优异的电子能带结构,富电子性质,表面官能化修饰,高理化稳定性,无毒以及原料丰富等特点。因此g-C3N4被广泛应用于可见光催化裂解水制氢、光催化降解污染物、传感、成像及能源转换等诸多领域。目前相关综述文献多关注于g-C3N4的合成及催化领域的应用,而缺乏对g-C3N4在多领域的系统性整理和总结。有鉴于此,华中科技大学/香港城市大学王春栋(通讯作者)和美国摩根州立大学Yucheng Lan(通讯作者)等人在Nano-Micro Lett. 上发表了题为“RecentAdvances of Graphitic Carbon Nitride-Based Structures and Applications inCatalyst, Sensing, Imaging, and LEDs”的综述文章,详细总结了基于g-C3N4材料和结构的性能、设计及构筑的最新研究进展,以及在上述诸多领域的应用。

文章引用信息

Aiwu Wang ,Chundong Wang ,Li Fu , Winnie Wong-Ng ,Yucheng Lan . Recent Advances of Graphitic Carbon Nitride-Based Structures and Applications in Catalyst, Sensing, Imaging, and LEDs. Nano-Micro Lett.(2017) 9:47.http://dx.doi.org/10.1007/s40820-017-0148-2此工作发表于Nano-Micro Letters期刊2017年第9卷第4期,详情请阅读全文,可免费下载。本文同步在期刊微信、微博、科学网博客、Facebook、Twitter等平台推出。以往推文请关注中文推广网站(http://nmsci.cn)。
 
图文导读

图 1  g-C3N4的 a) 三嗪,b) 三-s-三嗪的结构图 2  石墨碳氮化物的晶体结构和光学性质图 3 a) 3D g-C3N4/TiO2石墨烯结构原理图,g-C3N4/石墨烯纳米复合材料的b,c) SEM图(TEM),d) C 1s的XPS,e) N 1s的XPS,f) UV–vis谱图 4 g-C3N4纳米片的a-c) TEM图,d) AFM图,e) g-C3N4纳米片的自上而下和自下而上的合成策略示意图图 5  1D g-C3N4的纳米结构。a) 纳米管的SEM图,b) 纳米管的TEM图,c) 纳米棒的TEM图,d) 多孔纳米棒的TEM图,e) 纳米纤维的SEM图,f) 管状结构的SEM图图 6  HR-CN样品的形貌表征。g-C3N4的 a) SEM,b) TEM, c、d) 对应元素映射图, e) 一层g-C3N4, f) 通过轧制g-C3N4层形成单一的g-C3N4纳米管图 7  单层g-C3N4a) HOMO-n,b)  LUMO+n轨道,双层g-C3N4c) HOMO-n,d)  LUMO+n轨道,e)g-C3N4纳米片、纳米带和量子点的可控合成示意图图 8  a) 可见光照射下水体中典型的H2和O2生成,b) 复合催化剂裂解水的QE波长依赖性(红点),c) 在固定质量的复合催化剂中,QE对不同浓度的碳点/ g-C3N4催化剂,d) 在150毫升的超纯水中,恒定碳点浓度下不同催化剂负载的定量分析

方案 1  a)绿色天然光的叶子和放大的图(右)描绘在堆积类囊体光转换,b) MSCN纳米胶囊的制备示意图

 

方案 2  a) g-C3N4/MnO2纳米复合材料的检测GSH示意图,b) 双波长比率ECL-RET传感器配置策略示意图

图 9  a) 不同治疗组小鼠体内肿瘤体积生长曲线,b) 不同条件下BALB/c小鼠体重随处理时间的变化,c) 有代表性的BALB/c小鼠经14天处理后切除肿瘤的照片,d) 对照组和经过14天‘‘808 nm激光UCNPs@g-C3N4 – PEG”的治疗组小鼠的相应数字照片,e) 不同治疗组14天治疗后肿瘤染色

图 10 a) g-C3N4 /硅胶发射的光致发光光谱在365 nm处显示四个峰(430, 480, 580, 627 nm),b,c) g-C3N4/硅胶膜的照片,显示良好的 b) 透明性和 c) 灵活性,d) 365 nm,CIE-1931色度图显示从典型的g-C3N4/硅胶(由黑十字标记)的激发发射,e) AEATMS, g-C3N4-硅胶, 和 g-C3N4粒子的FTIR谱图,f) g-C3N4/硅胶中一个AEATMS封顶的g-C3N4粒子示意图

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作者介绍

王春栋,华中科技大学电子科学与技术系副教授、博士研究生导师,2013年获得香港城市大学哲学博士学位。研究工作主要包括等离子体可控生长石墨烯及其他纳米材料,等离子表面改性,基本物理问题探讨及纳米材料在锂离子电池,超级电容器,生物传感等方面的应用研究。在Advanced Materials, Advanced Functional Materials, Nano Today等杂志发表SCI论文50余篇。2013年获香港城市大学优秀博士论文奖,2014年比利时荷语鲁汶大学F+研究员,比利时2014年FWO学者等奖项。
                                                                                   

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