石墨相氮化碳量子点的简易水热制备和荧光性能

本文以线状石墨相氮化碳(Lg-CN)为原料,在无需强酸加入的情况下,利用简单的纯水中的水热反应成功制得了氮化碳量子点(CN QDs),并利用傅里叶变换红外光谱、X射线粉末衍射、透射电镜、X射线光电子能谱等对所得量子点的形貌和结构进行了表征,进而解释了量子点的形成机理;利用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱对其光学性质进行了研...     

类石墨相氮化碳改性研究进展

类石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种不含金属的半导体材料,它具有制备方法简单、合成原材料价格低廉、含量丰富,具有很好的物理化学性质及热稳定性等优点,并且其较窄的禁带宽度满足可以直接吸收一部分可见光的要求,这些特有的优势使其一度成为人们研究和关注的焦点.然而,它的比表面积小、光生电子和空穴复合率高以及可见光利用率不足等弊...     

用于汞离子检测和细胞成像的石墨相氮化碳量子点荧光探针

本文采用一步固相热解法,以尿素作为前体合成了石墨相氮化碳量子点(gCNQDs)．利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等技术对g-CNQDs的粒径分布、元素组成、形貌结构和表面官能团进行表征．基于Hg²⁺淬灭g-CNQDs荧光的现象,构建可用于血样和尿样以及实际水样中Hg²⁺检测的荧光探针,在2.5～50.0μmol·L^-1范围内,Hg²⁺浓度与g-CNQDs相对荧光强度呈现良好的线性关系,检出限为1.5nmol·L^-1．在实际样品中检测Hg²⁺的加标回收率为97.17%～101.13%.g-CNQDs与Hg²⁺的相互作用机理主要为静态淬灭．该探针也被成功应用于肿瘤细胞成像．     

石墨相氮化碳的改性及在环境净化中的应用

利用半导体光催化剂技术可以将环境污染物进行分解、转化和矿化,是解决环境污染问题的一条有效途径.聚合物半导体石墨相氮化碳(g-C₃N₄)具有独特的电子结构和化学性质,是一种新型的非金属功能性材料,在利用太阳能转化清洁能源和化学合成领域受到广泛关注.近几年,g-C₃N₄的开发使得利用半导体光催化技术进行环境净化的研究取得了进一步发展.本文围绕g-C₃N₄作为催化材料在环境净化中的应用,包括对水体有机污染物、细菌、大气污染物、重金属离子、CO₂等的分解转化等,综述国内外近年来的一些重要研究进展.并以在降解有机污染物中的应用为例对g-C₃N₄性能优化的各种改性措施进行了总结.最后,本文对g-C₃N₄在光催化环境净化反应过程的反应机理进行总结,并对未来发展趋势进行展望.     

石墨相氮化碳/二氧化锡复合材料的制备及光催化性能

采用热聚合法和水热法相结合的方法制备了g-C_3N_4/SnO_2复合光催化剂。利用XRD、SEM、TEM、FT-IR和UV-Vis DRS等多种测试手段对所得样品的物相结构、微观形貌和吸光特性等进行了表征。结果表明,异质结构复合光催化剂的最大光吸收边位置相对纯相SnO_2发生了明显的红移,并且SnO_2颗粒均匀分布于g-C_3N_4表面,其中最优组分(50%-g-C_3N_4/SnO_2)光催化降解染料罗丹明B(RhB)的效率达到了纯相g-C_3N_4的3.78倍。     

类石墨相氮化碳量子点（g-CNQDs）用于水质中三硝基苯酚的检测

基于类石墨相氮化碳量子点( g-CNQDs)建立了一种高效、灵敏、简单的荧光化学传感器用于检测水相中的三硝基苯酚( TNP)。 g-CNQDs是一种新型纳米半导体材料,具有很好的水溶性、生物相容性、环境友好、良好荧光特性,无毒性,通过简单的固相反应法,制备了g-CNQDs材料,探讨了g-CNQDs与TNP之间的相互作用(如仔-仔共轭作用、氢键相互作用和静电作用)引起的g-CNQDs荧光猝灭过程。此荧光传感器响应速度快,对TNP具有良好的选择性。实验结果表明,本方法在0.1~100 nmol/L和0.1~100μmol/L的浓度范围内呈现良好的线性关系,检出限为0.05 nmol/L ( S/N=3)。 g-CNQDs材料在化学传感器方面有很好的应用前景,利用此荧光传感器对实际水样中的TNP进行了检测,为监测水环境中TNP提供了新方法。     

铈掺杂石墨相氮化碳的合成及可见光光催化性能

以硝酸铈和三聚氰胺为原料,采用热解法合成系列Ce掺杂石墨相氮化碳(g-C_3N_4).采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)、荧光光谱仪(PL)和X射线光电子能谱仪(XPS)等对样品进行了表征.结果表明,Ce掺杂使g-C_3N_4晶粒尺寸减小,比表面积增大,光生电子/空穴对复合几率降低,并影响到能带结构.在可见光下光催化降解亚甲基蓝水溶液的结果表明,Ce掺杂g-C_3N_4的可见光光催化活性远优于纯g-C_3N_4.其中,0.10-Ce-C_3N_4样品80 min内对亚甲基蓝的降解率高达98.51%,速率常数达0.0506 min~(-1),是纯g-C_3N_4的4.9倍.     

石墨相氮化碳的化学合成及应用

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)具有独特的电子结构和优异的化学稳定性, 近年来不仅被作为不含金属组分的催化剂和催化剂载体, 广泛地应用于有机官能团的选择性转换、光催化分解水、氧还原和Au、Pd、Ag、Pt等贵金属的负载, 还被作为绿色储能材料和硬模板剂用于H₂、CO₂的存储和纳米金属氮(氧)化物的制备等, 在能源和材料相关领域逐渐引起人们的关注. 本文将从材料的制备和应用角度,综述国内外同行近年来在g-C₃N₄研究中所取得的一些重要进展, 并对其未来发展趋势,特别是在能源和环境领域中的应用进行了展望.     

溶剂热插层法制备荧光石墨相氮化碳量子点及其在Fe3+检测中的应用

利用溶剂热法, 基于氢氧化钾的插层作用制备了荧光氮化碳量子点(g-C₃N₄ QDs). 所获得的氮化碳量子点具有良好的水溶性和荧光稳定性. 透射电子显微镜(TEM)照片显示, 氮化碳量子点的粒径约为2.3 nm; X射线光电子能谱(XPS)和红外光谱(FTIR)结果表明, 氮化碳量子点表面存在大量的亲水基团; 荧光发射光谱(PL)结果表明, 氮化碳量子点具有激发波长依赖性. 基于三价铁离子(Fe³⁺)对荧光氮化碳量子点荧光的猝灭现象, 构建了一种用于检测Fe³⁺的荧光传感器, 在Fe³⁺浓度为5~100 μmol/L范围内, 检测体系表现出良好的线性关系, 检出限约为0.5 μmol/L, 实现了对Fe³⁺的高效、 灵敏、 选择性检测.     

石墨相氮化碳在光催化苯甲醛氧化耦合制氢领域的研究进展

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一类非金属聚合物半导体材料, 具有良好的可见光响应、 优异的化学稳定性和可调节的能带结构, 在光催化分解水制氢、 空气净化、 环境修复等领域有着广阔的应用前景. 目前, g-C₃N₄光催化分解水的研究主要聚焦析氢半反应, 而牺牲试剂的氧化反应以及光生空穴则未被加以利用. 光催化苯甲醇氧化反应具有较高的选择性, 在光催化制氢的同时还能够获得苯甲醛. 我们结合最新国内外研究成果, 系统地综述了g-C₃N₄在光催化苯甲醇氧化耦合制氢方面的应用, 从分子改性、 显微结构及缺陷调控、 非金属元素掺杂、 金属负载和复合材料设计等5个方面介绍了g-C₃N₄光催化苯甲醇氧化提升性能的研究策略. 重点总结了g-C₃N₄的结构和光生载流子分离效率对催化性能的影响, 并对g-C₃N₄光催化苯甲醛氧化耦合制氢的后续发展进行了展望.     

介孔氮化碳的合成及其在环境卫生领域中的应用

石墨相氮化碳是一种新兴的二维蜂窝状纳米材料,其结构中C原子和N原子以sp2方式杂化,通过PZ轨道上的孤对电子相互作用形成类似于苯环的π键,构成高度离域的共轭体系。这一独特结构使其可与一些离子或分子产生疏水、π－π键、氢键和静电力等相互作用,进而成为一种颇具潜力的吸附剂。但同时石墨相氮化碳本身紧密堆叠的层状结构导致其比表面积较小（< 10 m2/g）。介孔氮化碳应运而生,其具有孔尺寸为2～50 nm的典型介孔结构,与石墨相氮化碳相比,比表面积和孔体积获得有效提高且吸附位点更加丰富。该文总结了介孔氮化碳的合成方法及其在环境卫生领域的应用,并展望了其发展方向。     

发光碳量子点的合成、性质和应用

基于碳量子点具有良好的水溶性、化学惰性、低毒性、易于功能化和抗光漂白性等优异性能,碳量子点和其它的碳纳米材料（如富勒烯、碳纳米管和石墨烯等）同样引起了研究者广泛的关注。 碳量子点可以通过很多较为廉价的一步法进行大规模的制备,包括化学氧化法、超声法、微波法和激光烧蚀法等。 本文主要介绍了不同碳量子点的合成方法,以及依赖于碳量子点尺寸和波长等性质的发光性能,并且讨论了碳量子点在生物成像、光催化、能量转换/储存、光电子、光限幅和传感器等方面的应用。     

荧光碳点探针的合成、性质及其在生物成像中的应用

荧光碳点探针是近几年来发展起来的一种新型荧光探针，具有传统有机染料、荧光染色蛋白及一般荧光纳米材料无法比拟的独特优势，如具有良好的水溶性、化学惰性、低毒性、易于功能化、抗光漂白性、可调谐和生物相容性等优异性能，因而引起研究者的广泛关注。目前已发展水热法等近十种较为经济便捷的方法，可进行大规模的荧光碳点制备，在细胞功能研究及细胞表面和内部功能分子的探测、组织的成像、病菌的定位等方面得到了较为广泛的应用。笔者对近年来荧光碳点的合成方法、依赖于碳点尺寸和波长等性质的发光性能，以及荧光碳点在生物成像等方面的应用作一简要综述，并对其在药用植物病理方面的应用提出展望，期望为丰富荧光碳点在生物成像领域的应用提供一定的借鉴和参考。     

Invisible Security Ink Based on Water‐Soluble Graphitic Carbon Nitride Quantum Dots

Stimuli‐responsive photoluminescent (PL) materials have been widely used as fluorescent ink for data security applications. However, traditional fluorescent inks are limited in maintaining the secrecy of information because the inks are usually visible by naked eyes either under ambient light or UV‐light illumination. Here, we introduced metal‐free water‐soluble graphitic carbon nitride quantum dots (g‐CNQDs) as invisible security ink for information coding, encryption, and decryption. The information written by the g‐CNQDs is invisible in ambient light and UV light, but it can be readable by a fluorescence microplate reader. Moreover, the information can be encrypted and decrypted by using oxalic acid and sodium bicarbonate as encryption reagent and decryption reagent, respectively. Our findings provide new opportunities for high‐level information coding and protection by using water‐soluble g‐CNQDs as invisible security ink.     

Copper Phthalocyanine‐Functionalized Graphitic Carbon Nitride: A Hybrid Heterostructure toward Photoelectrochemical and Photocatalytic Degradation Applications

In this work, alcian blue 8GX (AB), a copper(II) phthalocyanine derivative, was employed to functionalize graphitic carbon nitride (g‐C₃N₄) for the preparation of a highly efficient photocatalyst. The approach relies on a facile AB‐assisted ethanol/water mixed‐solvent exfoliation of bulk g‐C₃N₄. The as‐prepared g‐C₃N₄/AB hybrid possesses significantly enhanced solution dispersibility and photoelectrochemical performance resulting from the synergistic effect between g‐C₃N₄ and AB, which involves the optimization of intimate interfacial contact, extension of light absorption range, and enhancement of charge‐transfer efficiency. This synergy contributes enormously to the photocatalytic degradation of rhodamine 6G (R6G) under light irradiation.     

Tune the Fluorescence and Electrochemiluminescence of Graphitic Carbon Nitride Nanosheets by Controlling the Defect States

The effects of defect states on the fluorescence (FL) and electrochemiluminescence (ECL) properties of graphite phase carbon nitride (g-CN) are systematically investigated for the first time. The g-CN nanosheets (CNNSs) obtained at different condensation temperatures are used as the study models. It can be found that all the CNNSs have two kinds of defect states, one is originated from the edge of CNNSs (labeled as CN-defect) and the other is attributed to the partially carbonization regions (labeled as C-defect). Both two kinds of defect states substantially affect the luminescent properties of CNNSs. Both the FL and ECL signals of CNNSs contain a band gap emission and two defect emissions. For the FL of CNNSs, decreasing the density of defect states can increase efficiently the FL quantum yield, while increasing the density of defect states can make the FL spectra red shift. For the ECL of CNNSs, increasing the density of CN-defect states and decreasing the density of C-defect states are greatly important to improve the ECL activity. This work provides a deep insight into the FL and ECL mechanisms of g-CN, and is of significance in tuning the FL and ECL properties of g-CN. Also, it will greatly promote the applications of CNNSs based on the FL and ECL properties.