Intensive research on carbon nitrid

Intensive research on carbon nitride materials has been arisen since the prediction drawn by Liu and Cohen that carbon nitrides have potential to be the ultrahard materials [1]. With a wealth of attractive properties such as reliable chemical and thermal endurance, super hardness, low density, wear resistance, water resistivity and biocompatibility, carbon nitrides become one of the most promising materials for surface modification, light emitting device, photocatalysis, etc. [2], [3] and [4]. Among various analogs, graphitic carbon nitride (g-C3N4) constructed via tri-s-triazine units is considered as the most stable allotrope in ambient environment.

To date, search suitable new energy resources as well as pollution-degradation strategies become significant important to solve the energy crisis and environmental problems. With outstanding merits including pollution-free and inexhaustible supply, solar light is believed as the most ideal routines to resolve the energy crisis and pollution-disposing power. However, low energy conversion efficiency still restricts its further development. Therefore, carbon nitrides, an analog of graphite with special electronic properties, have been a candidate of new photocatalyst in recent years. Large number of studies has been carried out on the synthesis and application of g-C3N4 as metal-free catalyst due to its medium band gap structure [5]. Inspiring works have been reported to successfully achieve g-C3N4 as photocatalyst for water-splitting, opening up a new gate of research on its photocatalytic performance [2].

The lone pair of nitrogen endows the tri-s-triazine tectonic units with special electronic structure [6], so does the 2-D π layer structure of g-C3N4 constructed by tri-s-triazine. As an n-type semiconductor, the tunable band gap of g-C3N4 provides a flexible channel not only to achieve both controllable lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) and highest occupied molecular orbital (HOMO), which significantly affects the photoelectronic performance of g-C3N4 as a functional layer, but also to simplify the modification process mainly by elemental doping or heterojunctions structure construction coupling with other semiconductor, further broadening its application range.

Generally, various morphologies can be obtained flexibly by template modeling. Among them, mesoporous graphite carbon nitride (mpg-C3N4) with large internal surface area and intrinsic properties is a suitable host material for semiconductor, a representative application with immobile metal nanoparticles to constructed heterojunctions semiconductor was summarized recently [7]. In addition, basing on the optical modification along with binding with specific guest via functional group (single bondNHsingle bond, double bond; length as m-dashNsingle bond, single bondNH2) exist on the surface of g-C3N4, high optical sensitivity can be obtained benefit from numerous functional group bringing by large internal surface, which can be applied as optical sensors [8], [9] and [10].

In this review, we firstly discuss the electronic structure of g-C3N4. Secondly, we aim to summarize the application of g-C3N4 ranging from photocatalytic to photoelectronic base on its unique electronic properties. Finally, relationship between photocatalytic and photoelectronic properties is tried to construct with providing the pathway to modified electronic structure of g-C3N4 for enhancing the performance on its photoelectronic properties.

Kết quả (Việt) 1:

Các nghiên cứu chuyên sâu về cacbon nitrua tài liệu đã được phát sinh từ dự báo rút ra bởi lưu và Cohen cacbon nitrit có tiềm năng để là các tài liệu ultrahard [1]. Với một sự giàu có của các tài sản hấp dẫn như hóa chất đáng tin cậy và độ bền nhiệt, siêu độ cứng, mật độ thấp, mặc sức đề kháng, điện trở suất nước và biocompatibility, cacbon nitrit trở thành một trong các tài liệu hứa hẹn nhất để sửa đổi bề mặt, ánh sáng phát ra thiết bị, photocatalysis, vv [2], [3] và [4]. Trong số các chất thay bữa nhất, graphitic cacbon nitrua (g-C3N4) xây dựng thông qua đơn vị tri-s-triazine được coi là ôzon ổn định nhất trong môi trường xung quanh.Đến nay, năng lượng mới phù hợp tìm nguồn lực cũng như ô nhiễm-suy thoái chiến lược trở thành quan trọng rất quan trọng để giải quyết cuộc khủng hoảng năng lượng và vấn đề môi trường. Với thành tích xuất sắc trong đó cung cấp miễn phí ô nhiễm và vô tận, năng lượng mặt trời ánh sáng được tin là các thói quen lý tưởng nhất để giải quyết cuộc khủng hoảng năng lượng và sức mạnh xử lý ô nhiễm. Tuy nhiên, hiệu quả chuyển đổi năng lượng thấp vẫn còn hạn chế sự phát triển của nó. Vì vậy, cacbon nitrit, một tương tự của than chì với tính chất điện tử đặc biệt, có là một ứng cử viên của mới photocatalyst trong năm gần đây. Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện trên tổng hợp và ứng dụng của g-C3N4 như là chất xúc tác kim loại miễn phí do cấu trúc của nó khoảng cách trung bình ban nhạc [5]. Cảm hứng làm việc đã được báo cáo để thành công đạt được g-C3N4 như photocatalyst cho nước-chia tách, mở ra một cửa khẩu mới nghiên cứu về hiệu quả của nó photocatalytic [2].The lone pair of nitrogen endows the tri-s-triazine tectonic units with special electronic structure [6], so does the 2-D π layer structure of g-C3N4 constructed by tri-s-triazine. As an n-type semiconductor, the tunable band gap of g-C3N4 provides a flexible channel not only to achieve both controllable lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) and highest occupied molecular orbital (HOMO), which significantly affects the photoelectronic performance of g-C3N4 as a functional layer, but also to simplify the modification process mainly by elemental doping or heterojunctions structure construction coupling with other semiconductor, further broadening its application range.Generally, various morphologies can be obtained flexibly by template modeling. Among them, mesoporous graphite carbon nitride (mpg-C3N4) with large internal surface area and intrinsic properties is a suitable host material for semiconductor, a representative application with immobile metal nanoparticles to constructed heterojunctions semiconductor was summarized recently [7]. In addition, basing on the optical modification along with binding with specific guest via functional group (single bondNHsingle bond, double bond; length as m-dashNsingle bond, single bondNH2) exist on the surface of g-C3N4, high optical sensitivity can be obtained benefit from numerous functional group bringing by large internal surface, which can be applied as optical sensors [8], [9] and [10].
In this review, we firstly discuss the electronic structure of g-C3N4. Secondly, we aim to summarize the application of g-C3N4 ranging from photocatalytic to photoelectronic base on its unique electronic properties. Finally, relationship between photocatalytic and photoelectronic properties is tried to construct with providing the pathway to modified electronic structure of g-C3N4 for enhancing the performance on its photoelectronic properties.

Kết quả (Việt) 2:

Nghiên cứu chuyên sâu về vật liệu nitride carbon đã được phát sinh kể từ khi dự đoán được vẽ bởi Liu và Cohen rằng nitrit carbon có tiềm năng trở thành các vật liệu vải siêu [1]. Với một sự giàu có của tài sản hấp dẫn như hóa chất đáng tin cậy và độ bền nhiệt, siêu cứng, mật độ thấp, mặc sức đề kháng, điện trở suất nước và biocompatibility, nitrit carbon trở thành một trong những vật liệu đầy hứa hẹn nhất cho sửa đổi bề mặt, thiết bị ánh sáng phát ra, quang xúc tác, vv [ 2], [3] và [4]. Trong số các chất tương tự khác nhau, graphitic carbon nitride (g-C3N4) được xây dựng thông qua các đơn vị tri-s-triazin được coi là allotrope ổn định nhất trong môi trường xung quanh. Đến nay, tìm kiếm các nguồn năng lượng mới phù hợp cũng như chiến lược ô nhiễm suy thoái trở nên có ý nghĩa quan trọng đối với giải quyết cuộc khủng hoảng năng lượng và các vấn đề môi trường. Với thành tích xuất sắc bao gồm ô nhiễm và nguồn cung cấp vô tận, ánh sáng mặt trời được tin tưởng là thói quen lý tưởng nhất để giải quyết cuộc khủng hoảng năng lượng và năng lượng ô nhiễm xử lý. Tuy nhiên, hiệu suất chuyển đổi năng lượng thấp vẫn hạn chế sự phát triển hơn nữa của nó. Vì vậy, nitrit cacbon, một analog của graphite với tính chất điện tử đặc biệt, đã được một ứng cử viên của quang xúc tác mới trong những năm gần đây. Số lượng lớn các nghiên cứu đã được thực hiện trên sự tổng hợp và ứng dụng của g-C3N4 như kim loại-miễn phí chất xúc tác do cấu trúc ban nhạc khoảng cách trung bình của nó [5]. Công trình đầy cảm hứng đã được báo cáo để đạt được thành công g-C3N4 như quang xúc tác cho tách nước, mở ra một cánh cửa mới nghiên cứu về chất quang xúc tác của nó [2]. Các cặp e của nitơ endows các đơn vị kiến tạo tri-s-triazin đặc biệt điện tử cấu trúc [6], thì cấu trúc lớp π 2-D của g-C3N4 xây dựng bởi tri-s-triazin. Là một chất bán dẫn loại n, khoảng cách ban nhạc du dương của g-C3N4 cung cấp một kênh linh hoạt không chỉ để đạt được cả hai điều khiển được thấp nhất có người ở quỹ đạo phân tử (LUMO) và chiếm cao nhất quỹ đạo phân tử (HOMO), ảnh hưởng đáng kể hiệu suất của photoelectronic g- C3N4 như một lớp chức năng, mà còn để đơn giản hóa quá trình sửa đổi chủ yếu bằng nguyên tố doping hay cấu trúc heterojunctions khớp nối xây dựng với chất bán dẫn khác, tiếp tục mở rộng phạm vi ứng dụng của nó. Nói chung, hình thái khác nhau có thể được thu được linh hoạt bởi mẫu người mẫu. Trong số đó, mao nitride graphite carbon (mpg-C3N4) với diện tích bề mặt bên trong lớn và tính chất nội tại là một loại vật liệu chủ thích hợp cho chất bán dẫn, một ứng dụng đại diện với các hạt nano kim loại bất động để xây dựng heterojunctions bán dẫn đã được tổng kết gần đây [7]. Ngoài ra, trên cơ sở sửa đổi quang cùng với ràng buộc với khách mời đặc biệt qua nhóm chức năng (trái phiếu bondNHsingle đơn, liên kết đôi; chiều dài là m-dashNsingle trái phiếu, đơn bondNH2) tồn tại trên bề mặt của g-C3N4, độ nhạy quang học cao có thể thu được lợi ích từ nhiều nhóm Nam mang chức năng của bề mặt bên trong lớn, có thể được áp dụng như các cảm biến quang học [8], [9] và [10]. Trong bài viết này, trước hết chúng ta thảo luận về cấu trúc điện tử của g-C3N4. Thứ hai, chúng tôi nhằm mục đích để tóm tắt các ứng dụng của g-C3N4 từ quang xúc tác để photoelectronic căn cứ vào tính chất điện tử độc đáo của nó. Cuối cùng, mối quan hệ giữa các thuộc tính quang xúc tác và photoelectronic đang cố gắng để xây dựng với việc cung cấp các con đường để sửa đổi cấu trúc điện tử của g-C3N4 để nâng cao hiệu suất trên các thuộc tính của nó photoelectronic.