g-C3N4半导体光催化材料制备质及其光催化性能研究文献综述

1. 文献综述（或调研报告）：

近几十年来，由于工业的快速发展，过多燃烧煤炭、石油和天然气，人口数量的剧增，各种耗能机器、机械的使用，高能耗企业的增加，矿物燃料（煤、石油、天然气）大量开采、使用等等，排入空气中CO₂量急剧增加，而吸收CO₂的绿色植物，特别是大面积的森林遭到破坏，这样使大气中的CO₂平衡体遭到严重的破坏。CO₂在空气中的浓度大大增高，而CO₂是产生“温室效应”气体中的主要气体，在空气中，氮和氧所占的比例是最高的，它们都可以透过可见光与红外辐射。但是二氧化碳就不行，它不能透过红外辐射。所以二氧化碳可以防止地表热量辐射到太空中，具有调节地球气温的功能。过量的CO₂能阻碍地面反射到高空的红外线辐射，且不影响太阳光对地面的辐射，这样就使得地球表面的热量进出失调，温度就会升高，从而产生“温室效应”。产生“温室效应”的气体还有甲烷、臭氧、氟氯烃等。

由于温室气体的急剧增加，温室效应的危害也日益严重，主要的影响是（1）、地球上的病虫害减少。美国科学家曾经发出这样的警告：由于全球温度的升高，被冰封了十几万年的史前病原微生物可能重见天日，那时候全球将会陷入难治性疫症恐慌，人类的生命就会收到严重的威胁；（2）、人类生存的陆地面积减少。全球变暖会导致地球两极冰川融化，使海平面升高。海平面每升高一米，直接受到影响的陆地面积达到500万平方公里（占全球陆地面积的三分之一），而世界35座最大的城市中，就有20座地处沿海的都将会受到很大的影响，同时引发的还有风暴潮、盐水倒灌等。这样，人类可占用的陆地无凝会受到巨大的威胁；（3）、气候反常，海洋风暴增多。全球性温室效应，即CO₂、CH₄的这种温室气体浓度增加，使热量不能散发到外太空，从而使全球温度不断升高，使得南北极冰川大量融化，海平面上升，导致海啸，台风，夏天非常热，冬天非常冷的气候反常，极端天气多；（4）、土地沙漠化。土地沙漠化是一个全球性的环境问题，全世界每年有600万公顷的土地发生沙漠化，每年给农业造成的损失达260亿美元。而气候变化和构造活动变弱是土地沙漠化的进程。

CO₂和CH₄是重要的温室气体^[1]。当前全世界CO₂的年排放量已达到29times;109t，而CO₂的工业利用率仍很低，只占总排放量的3%左右。CH₄虽然在大气中的含量远低于CO₂，但CH₄的温室效应是CO₂的25倍.世界上CH₄资源十分丰富，已查明的储量达187万亿立方米.目前CH₄主要用于发电和民用燃料，化工利用的比例较低，只占总消费量的10%左右。因此研究CO₂和CH₄反应生成高附加值化学品对解决温室效应有极其深远的意义。CO₂和CH₄重整反应主要的产物有合成气^[2]，低链烷烃^[3]，低链烯烃^[4]，甲醇^[5]，甲酸^[6]，乙酸^[7]，丙酮^[8]等，主要反应如下：

（1）、CH₄和CO₂重整制合成气

CH₄ CO₂=2CO 2H₂ Delta;H⁰=247KJ/mol Delta;G⁰=171KJ/mol

（2）、CH₄和CO₂氧化偶联

2CH₄ CO₂=C₂H₆ CO H₂O Delta;H⁰=58.8KJ/mol Delta;G⁰=88.0KJ/mol

（3）、CH₄和CO₂合成醋酸