g-C3N4在水环境污染物去除和检测方面的应用研究进展

文章编号：1005-0523（2019）01-0109-08收稿日期：2018－08－14基金项目：国家自然科学基金（21464006）作者简介：章家立(1968—)，男，教授，博士，研究方向为功能材料。g-C3N4在水环境污染物去除和检测方面的应用研究进展章家立，李阳，彭小明，罗文栋（华东交通大学材料科学与工程学院，江西南昌330013）摘要：石墨相氮化碳由于其优良性能被广泛应用于能源及环境保护领域。文章简述了石墨相氮化碳光催化机理及几种常用的制备和改性方法，归纳其在水处理中去除污染物方面的应用（降解有机污染物、还原水中重金属离子、灭活微生物）以及检测等，进而介绍了石墨相氮化碳在水处理中光催化技术与其他技术耦合的研究进展。最后，对石墨相氮化碳未来的研究方向进行展望,认为优化制备方法、提高回收效率、与其他技术耦合是石墨相氮化碳未来的发展方向。关键词：水处理；石墨相氮化碳；传感；光催化中图分类号：X522文献标志码：A第36卷第1期2019年2月华东交通大学学报JournalofEastChinaJiaotongUniversityVol.36No.1Feb.，2019TiO2作为一种传统的金属半导体催化剂在催化领域应用最为广泛，但是由于具有较大的禁带宽度，对可见光利用率低，在使用时受到了限制。类石墨相氮化碳（g-C3N4）是一种由地球上丰富的碳氮元素组成、对可见光响应的聚合半导体。它带隙较窄，具有物理化学特性稳定、荧光强度高、反应过程无有害物质释放、制备成本相对低廉等优点，自2009年被Wang等[1]发现可以在可见光下产氢后，引起了广泛的关注，现已被广泛应用于光催化降解与合成有机物、还原CO2、分解水制氢、还原重金属离子、生物传感、消毒等领域的研究。近年来国内外对g-C3N4做了不少研究，本文将简单介绍氮化碳的催化机理、制备和改性方法，重点围绕国内外对g-C3N4在水处理中的光催化及检测领域的研究进展，以及与其他技术耦合的研究进展展开讨论。1g-C3N4的光催化原理g-C3N4中的最低未占据分子轨道(LUMO)与最高占据分子轨道(HOMO)之间的禁带宽度大约为2.7eV，可以吸收太阳光谱中波长小于475nm的蓝紫光部分[2]。当g-C3N4受到光照射，光子能量大于等于禁带宽度时，价带上的电子（e-）会从价带（VB）跃迁到导带（CB）上，同时在价带上留下空穴（h+