C3N4的单层化研究及其光催化性能提高开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

一．研究背景

随着现代工业的发展，能源资源逐渐减少乃至枯竭，环境污染日益严重。能源短缺和环境恶化是21世纪人类面临和亟待解决的重大问题。1972年，fujishima和honda 在n型半导体tio₂电极上发现了水的光电催化分解作用^[1]，开辟了半导体光催化这一新领域，为人类开发利用太阳能开辟了崭新的途径。太阳能是取之不尽，用之不竭的一次性能源，不像常规能源那样释放出大量二氧化碳气体引起温室效应，具有广阔的应用前景。即使地球上一小部分的太阳能得到利用，很多能源问题都可以迎刃而解，因此利用太阳能的研究和应用在全世界受到广泛的重视。其中，光催化能源转化是世界各国政府最重视的研究课题之一。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

石墨氮化碳(g-C₃N₄)，具有与石墨类似的层状结构，其层内的三嗪结构单元通过氨基连接，层与层之间为范德华力作用。所以需要克服其层与层之间的氢键和范德华力作用，使其剥离成为g-C₃N₄纳米片。

我们使用液相超声法使g-C₃N₄单层化，根据ΔH_Mix/V_Mix= 2(δ_Gδ_sol)2φ/T_sheet经验方程（ΔH是混合焓，δ是组件表面能量的平方根，φ是纳米片的体积分数，T是纳米片的厚度）选择合适的溶剂进行超声剥离。利用锂离子插层-脱嵌的液相剥离方法在室温条件下对g-C₃N₄进行锂化处理，使得锂离子和其他更大分子交替插入块层间，增大g-C₃N₄块体的层间距，减弱层间作用力，从而能让更多溶剂分子进入层间，加快液相超声反应的速率。