4. Applications of g-C3N44.1. g-C3N

4. Applications of g-C3N4
4.1. g-C3N4 as catalyst

TiO2 is a traditional catalyst due to its stability and non-toxicity. However, with relatively wide band gap and charge recombination, it suffers from low catalyst efficiency in terms of photocatalyst [55] and [56]. Compared with TiO2, g-C3N4 possesses a proper mid-wide band gap to absorb visible light efficiently. Besides, its oxidation and reduction potential is suitable for water splitting. More importantly, flexibility in modification with metals entrapping to form active sites with abundant melon moieties is another significant point for enhance photocatalystic performance. All of these properties make it become a promising material for photocatalyst. Since Wang et al. used g-C3N4 as photocatalyst to split water for getting hydrogen successfully [2], intensive researches have been concentrated on g-C3N4 as a catalyst [52], [55], [57], [58] and [16].

4.1.1. As catalyst for Friedel-crafts reactions

Graphite can induce electrons relocalization in both conduction and valence band due to its defect such as curvature, edge or doping atoms [59], [60] and [61], which act as catalytically active sites in the oxidative dehydrogenation of ethylbenzene [62] and [63]. Generally, g-C3N4 features almost all electronic properties of graphite, becomes the most important candidate to complement carbon in materials application [57]. Therefore, g-C3N4 is one of the most promising catalysts for Friedel-crafts reactions. Goettmann et al. have used it to realize the Friedel-Crafts acylation of benzene. They used heptanes as solvent for the Friedel-Crafts acylation and investigated the effect on the surface and crystallinity of the employing catalysts, the results are summarized in Table 1[5]. In addition, Zhang et al. have studied the porous g-C3N4, whose catalytic properties and chemically relationship with absorbing and activating benzene is shown in Fig. 6[57]. To further explore the chemical interaction between benzene and defective g-C3N4, the HOMO-LUMO hybridization of melem and benzene was proposed by Goettmann et al. [5]. The concept is consistent with the results reported by Lebreton and his coworkers in 1984 who regard the three HOMO feature π symmetry, whereas HOMO-3 is an antibonding combination of the atomic orbitals describing the lone pairs of the “aromatic” nitrogen atoms [64]. It is possible for g-C3N4 units transfer electron density to benzene through an overlap with these orbitals, resulting in a very unusual aromatic rings activation as the HOMO consists exclusively of the PZ orbitals of the heterocyclic nitrogen, which is exactly the symmetrical to the highest unoccupied π-type orbital in the Hückel model of benzene [36] and [57]. Subsequently, oxidization of benzene to phenol was reported under visible light, introducing solid fluorinated polymeric carbon nitride (CNF) which employed NH4F as the source of fluorine as catalyst [51]. Fig. 7 shows the efficiency of the introducing catalyst. Compared with pure g-C3N4, the performance of turnover frequency is enhanced significantly via fluorinating.

Table 1.
Catalytic activity of mpg-C3N4 in the Friedel–Crafts acylation of benzene [5].a
Catalyst Conversion [%] TOF × 100 [h−1]b
mp-C3N4/0.5 52 3.6
mp-C3N4/1 80 5.5
mp-C3N4/1.6 52 3.6
mpg-C3N4/0.5 90 6.2
Bulk-C3N4 0 –
Graphite 1 –
a
Reaction conditions: a mixture of benzene (150 mg), hexanoyl chloride (50 mg), and (C3N4) in heptane (5 g) was stirred at 90 °C for 20 h. The products were analyzed by gas chromatography

b
Turnover frequency: n (hexanoyl chloride) per n (melem units) per hour.

Table options
(a) Stacked g-C3N4 sheets function as an all-organic solid-statephotocatalyst ...
Fig. 6.
(a) Stacked g-C3N4 sheets function as an all-organic solid-statephotocatalyst promoting redox reactions with visible light; (b) chemical interaction of benzene and defective g-C3N4 via HOMO–LUMO hybridization of melem and benzene [57].
Figure options
Catalytic oxidation of benzene using CNF-x (x indicated the amount of NH4F, ...
Fig. 7.
Catalytic oxidation of benzene using CNF-x (x indicated the amount of NH4F, x = 0.05, 0.1, 0.5, 1.0, 2.0 g). TOF: turnover frequency, n(phenol) per n(melem units) per hour. Black column, without illumination; red column, illumination with visible light, λ > 420 [51].
Figure options
4.1.2. As catalyst for oxygen reduction reaction

Searching proper materials to absorb solar light in the visible region efficiently is important for green chemistry. Herein, charge-transfer catalysis mediated by photosensitizers is one way to directly convert visible light for chemistry reaction. As mentioned above, g-C3N4 has an appropriate energy band gap to absorb visible light efficiently. The study of the band position reported by Zhang et al. shown that the oxidation potential of the conduction band and reduction level of the valence band local are at about −1.3 eV and 1.4 eV respectively [65], which meets the demand of oxygen reduction reaction driven by solar light energy. Su and his coworkers used g-C3N4 to realize alcohols oxidation under visible light [66]. Fig. 8a shows the electrons transfer reactions during photo-oxidation alcohols via mpg-C3N4. Kinetic isotope effect of the reaction is investigated via monodeuterated benzyl alcohol (Fig. 8b) to study deeply onto the mechanism details. In addition, Li et al. utilized nanocomposites of graphene sheet (GS)/polymeric carbon nitride (GSCN) to activate O2 for selective oxidation of cyclohexane, which is important for current industrial and fine-chemical processes [67], [68] and [69]. Their proposed oxidation mechanism is shown in Fig. 9. The supposed superoxide radical anion is critical for the saturated hydrocarbons oxidation system. Herein, the selective mechanism of the catalytic reaction can be explained as follows: superoxide radical anion is reduced by excited electrons from LUMO of g-C3N4 and it will react with substrates oxidized by the positive holes of g-C3N4. [66] and [69]. Subsequently, Wang's group observed that transition metal could efficiently enhance the photoelectric and catalytic properties of g-C3N4, thus conducive to the selective hydrocarbon oxidation [70].

(a) Electron transfer reactions with mpg-C3N4; (b) kinetic isotope effect [66].
Fig. 8.
(a) Electron transfer reactions with mpg-C3N4; (b) kinetic isotope effect [66].
Figure options
Schematic representation of the oxidation mechanism [69].
Fig. 9.
Schematic representation of the oxidation mechanism [69].
Figure options
4.1.3. As catalyst for water splitting

Nowadays, hydrogen is considered as a clean energy to cope with the energy crisis and environment pollution causing by the abuse of fossil fuel. The most ideal source of hydrogen is water. Heterogeneous photocatalyst with small band gap and suitable band position plays a key role in utilizing solar energy [71], [72], [56] and [73]. To improve the efficiency for photocatalyst, two ways are summarized: I. Reduce the band gap to adapt the energy of visible light; II. Separate excitons sufficiently by introducing some defects and local lattice to reduce the recombination rate of the excited excitons and holes during the catalytic reaction.

As for g-C3N4, the tunable band gap and the properties of electron localization or anchoring the active sites as the appropriate microstructure with surface termination as well as defects and nitrogen atoms makes it become promising materials for water splitting [3], [4] and [18]. Since the inspiring work done by Wang et al. utilizing g-C3N4 to split water for the first time [2], intensive investigations have concentrated on this field. Wang and his co-workers improved the catalytic efficiency of water splitting via fluorinating [51]. Pt/mpg-C3N4 photocatalyst modified with MgPc dye was studied on the photocatalytic hydrogen evolution by Takanabe et al. The results indicate that the performance of photocatalytic activity depended on amount of loading dye. An appropriate amount of dye will enhance the photocatalytic activity, whereas excess introduction of the dye will be counterproductive. Therefore, the dye layer on surface of mpg-C3N4 is crucial for the photocatalytic reactions. The photocatalytic activity is the highest for charge transfer between monolayer dye to cocatalyst, and increasing thickness of the layer covers the cocatalyst sites, thus impairs the photocatalytic activity. [74]. To study the photocatalytic properties of g-C3N4 vs. its electronic structure in depth, Zhang et al. carried out the electrochemical analysis of g-C3N4 and carbon nitride copolymerization with barbituric acid (CNB). The results including Mott–Schottky plots, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) Nyquist plots, and photocurrent response are shown in Fig. 10[65]. Positive slope of the Mott–Schottky plots indicated that g-C3N4 is an n-type semiconductor due to the n-type donor of nitrogen atoms. Importantly, flat-band potential was also measured here, and 1.42 and 1.22 V versus Ag/AgCl for g-C3N4 and CNB0.2 were proposed, respectively. Thus, both of them encompass the photocatalytic water reduction potential as depicted inset of Fig. 10a.

(a) Mott–Schottky plots and band structure (inset; CB: conduction band, VB: ...
Fig. 10.
(a) Mott–Schottky plots and band structure (inset; CB: conduction band, VB: valence band) of g-C3N4 (■) and CNB0.2 (□); b) EIS Nyquist plots for CNB samples (arrow direction: g-C3N4,CNB0.05, CNB0.1, CNB0.2, CNB0.5, CNB1.0 and CNB2.0), with the inset showing the periodic on/off photocurrent response of g-C3N4 (solid line) and CNB0.2 (dotted line) electrodes in 0.2 M Na2SO4 with −0.2 V bias versus Ag/AgCl [65].
Figure options
Recently, a structure which was constructed by the metal-based catalyst systems combined with g-C3N4 was designed. It was found that the nickel-based catalyst system displayed the highest catalytic activity and a good performance at H2 evolution. The mechanism of the system is depict

Kết quả (Việt) 1:

4. ứng dụng của g-C3N44.1. g-C3N4 như là chất xúc tácTiO2 là một chất xúc tác truyền thống do sự ổn định và không độc tính của nó. Tuy nhiên, với ban nhạc tương đối rộng khoảng cách và phí gen, nó bị thấp chất xúc tác hiệu quả trong điều khoản của photocatalyst [55] [56]. So với TiO2, g-C3N4 sở hữu một khoảng cách thích hợp giữa phạm vi ban nhạc để hấp thụ ánh sáng khả kiến hiệu quả. Bên cạnh đó, quá trình oxy hóa và giảm tiềm năng của nó là thích hợp cho nước chia tách. Quan trọng hơn, tính linh hoạt trong sửa đổi với kim loại entrapping để tạo thành các trang web hoạt động với phong phú dưa moieties là một điểm quan trọng để nâng cao hiệu suất photocatalystic. Tất cả các đặc tính này làm cho nó trở thành một vật liệu hứa hẹn để photocatalyst. Kể từ khi Wang et al. sử dụng g-C3N4 như photocatalyst để tách nước để nhận hydro thành công [2], chuyên sâu nghiên cứu đã được tập trung vào g-C3N4 như một chất xúc tác [52], [55], [57], [58] và [16].4.1.1. như chất xúc tác cho phản ứng Friedel-craftsThan chì có thể gây ra điện tử relocalization trong ban nhạc dẫn và hóa trị do khiếm khuyết của nó chẳng hạn như độ cong, cạnh hoặc doping nguyên tử [59], [60] và [61], mà hành động như catalytically hoạt động trang web trong oxy hóa nhất của ethylbenzene [62] và [63]. Nói chung, g-C3N4 có hầu như tất cả các tính chất điện tử của than chì, trở thành ứng cử viên quan trọng nhất để bổ sung cho carbon trong vật liệu ứng dụng [57]. Vì vậy, g-C3N4 là một trong những chất xúc tác triển vọng cho các phản ứng Friedel-crafts. Goettmann et al. đã sử dụng nó để nhận ra Friedel-Crafts acylation của benzen. Họ sử dụng heptanes làm dung môi cho Friedel-Crafts acylation và điều tra các hiệu ứng trên bề mặt và crystallinity của chất xúc tác sử dụng, các kết quả được tóm tắt trong bảng 1 [5]. Ngoài ra, trương et al. đã nghiên cứu xốp g-C3N4, có tính chất xúc tác và hóa học mối quan hệ với hấp thụ và kích hoạt benzen được thể hiện trong hình 6 [57]. Để tiếp tục khám phá sự tương tác hóa học giữa benzen và khiếm khuyết g-C3N4, lai ghép HOMO-LUMO của melem và benzen được đề xuất bởi Goettmann et al. [5]. Khái niệm này là phù hợp với kết quả báo cáo của Lebreton và đồng nghiệp của mình vào năm 1984 người coi ba HOMO π tính năng đối xứng, trong khi HOMO-3 là một sự kết hợp antibonding của các quỹ đạo nguyên tử mô tả các cặp đơn độc của các nguyên tử nitơ "thơm" [64]. Nó có thể cho g-C3N4 đơn vị chuyển giao điện tử mật độ benzen thông qua sự chồng chéo với các quỹ đạo, kết quả là một kích hoạt vòng thơm rất không bình thường như HOMO bao gồm độc quyền của quỹ đạo PZ vòng nitơ, mà là chính xác đối xứng để quỹ đạo trống π-loại cao nhất trong mô hình Hückel benzen [36] và [57]. Sau đó, oxy hóa của benzen để phenol đã được báo cáo dưới ánh sáng khả kiến, giới thiệu rắn fluorinated polymer cacbon nitrua (CNF) sử dụng NH4F như là nguồn gốc của Flo là chất xúc tác [51]. Hình 7 cho thấy hiệu quả của các chất xúc tác giới thiệu. So với tinh khiết g-C3N4, hiệu suất của tần số doanh thu được tăng cường đáng kể thông qua tác.Bảng 1.Các hoạt động xúc tác của mpg-C3N4 Friedel-Crafts acylation của benzen [5] mộtChất xúc tác chuyển đổi [%] TOF × 100 [h−1] bMP-C3N4/0,5 52 3.6MP-C3N4/1 80 5.5MP-C3N4/1.6 52 3.6MPG-C3N4/0,5 90 6.2Số lượng lớn-C3N4 0-Than chì 1-mộtĐiều kiện phản ứng: một hỗn hợp của benzen (150 mg), hexanoyl clorua (50 mg), và (C3N4) ở heptan (5gr) đã được khuấy ở 90 ° C cho 20 h. Các sản phẩm được phân tích bằng sắc ký khíbTần số doanh thu: n (hexanoyl clorua) mỗi n (melem đơn vị) cho giờ.Tùy chọn bảng(a) xếp chồng lên nhau g-C3N4 tấm chức năng như một rắn tất cả hữu cơ-statephotocatalyst...Hình 6. (a) xếp chồng lên nhau g-C3N4 tấm chức năng như một rắn tất cả hữu cơ-statephotocatalyst thúc đẩy redox phản ứng với ánh sáng khả kiến; (b) hóa học tương tác của benzen và khiếm khuyết g-C3N4 qua HOMO-LUMO lai ghép của melem và benzen [57].Tùy chọn con sốQuá trình oxy hóa chất xúc tác của benzen sử dụng CNF-x (x chỉ ra số lượng NH4F,...Hình 7. Quá trình oxy hóa chất xúc tác của benzen sử dụng CNF-x (x chỉ ra số lượng NH4F, x = 0,05, 0.1, 0.5, 1.0, 2.0 g). TOF: tần số doanh thu, n(phenol) một n (melem đơn vị) cho giờ. Cột đen, không có chiếu sáng; cột đỏ, chiếu sáng với ánh sáng, có thể nhìn thấy λ > 420 [51].Tùy chọn con số4.1.2. như chất xúc tác cho phản ứng giảm oxyTìm kiếm các tài liệu thích hợp để hấp thụ ánh sáng năng lượng mặt trời trong vùng có thể nhìn thấy một cách hiệu quả là quan trọng đối với hóa học xanh. Ở đây, xúc tác phí chuyển qua trung gian bởi nhạy là một cách để trực tiếp chuyển đổi ánh sáng khả kiến cho phản ứng hóa học. Như đã đề cập ở trên, g-C3N4 có một khoảng cách ban nhạc thích hợp năng lượng hấp thụ ánh sáng khả kiến hiệu quả. Nghiên cứu của các ban nhạc vị trí báo cáo của trương et al. Hiển thị rằng quá trình oxy hóa tiềm năng của dẫn ban nhạc và giảm mức độ của hóa trị ban nhạc địa phương đang ở về −1.3 eV và 1.4 eV tương ứng [65], đáp ứng nhu cầu oxy giảm phản ứng lái xe của năng lượng mặt trời năng lượng ánh sáng. Su và đồng nghiệp của ông sử dụng g-C3N4 để nhận ra quá trình oxy hóa rượu dưới ánh sáng khả kiến [66]. Hình 8a cho thấy việc chuyển giao điện tử phản ứng trong quá trình oxy hóa ảnh rượu via mpg-C3N4. Hiệu ứng đồng vị động lực của phản ứng nghiên cứu thông qua monodeuterated benzyl rượu (hình 8b) để nghiên cứu sâu vào các chi tiết cơ chế. Ngoài ra, Li et al. sử dụng nanocomposites của graphene tấm (GS) / polymer cacbon nitrua (GSCN) để kích hoạt O2 cho chọn lọc quá trình oxy hóa của cyclohexan, đó là quan trọng đối với hiện tại công nghiệp và hóa chất Mỹ quy trình [67], [68] và [69]. Cơ chế được đề xuất quá trình oxy hóa của họ được thể hiện trong hình 9. Superoxide nghĩa cực đoan anion là quan trọng cho hệ thống quá trình oxy hóa bão hòa hydrocarbon. Ở đây, cơ chế phản ứng xúc tác chọn lọc có thể được giải thích như sau: superoxide cực đoan anion là giảm vui mừng electron từ LUMO của g-C3N4 và nó sẽ phản ứng với chất ôxi hóa bởi lỗ g-C3N4, tích cực. [66] và [69]. Sau đó, Wang của nhóm quan sát thấy rằng kim loại chuyển tiếp có hiệu quả nâng cao tính chất quang điện và xúc tác của g-C3N4, vì thế thuận lợi cho quá trình oxy hóa chọn lọc hydrocarbon [70].(a) electron chuyển phản ứng với mpg-C3N4; (b) động đồng vị có hiệu lực [66].Hình 8. (a) electron chuyển phản ứng với mpg-C3N4; (b) động đồng vị có hiệu lực [66].Tùy chọn con sốSơ đại diện của cơ chế quá trình oxy hóa [69].Hình 9. Sơ đại diện của cơ chế quá trình oxy hóa [69].Tùy chọn con số4.1.3. như chất xúc tác cho nước chia táchNgày nay, hydro được coi là một năng lượng sạch để đối phó với cuộc khủng hoảng năng lượng và môi trường ô nhiễm gây ra bởi sự lạm dụng của nhiên liệu hóa thạch. Nguồn hydro, lý tưởng nhất là nước. Photocatalyst không đồng nhất với khoảng cách nhỏ ban nhạc và vị trí phù hợp ban nhạc chơi một vai trò quan trọng trong sử dụng năng lượng mặt trời [71], [72], [56] và [73]. Để cải thiện hiệu quả cho photocatalyst, hai cách được tóm tắt: I. giảm khoảng cách ban nhạc để thích ứng với năng lượng của ánh sáng khả kiến; II. riêng biệt excitons đầy đủ bằng cách giới thiệu một số khiếm khuyết và mạng địa phương để giảm tỷ lệ gen của vui mừng excitons và lỗ trong phản ứng xúc tác.As for g-C3N4, the tunable band gap and the properties of electron localization or anchoring the active sites as the appropriate microstructure with surface termination as well as defects and nitrogen atoms makes it become promising materials for water splitting [3], [4] and [18]. Since the inspiring work done by Wang et al. utilizing g-C3N4 to split water for the first time [2], intensive investigations have concentrated on this field. Wang and his co-workers improved the catalytic efficiency of water splitting via fluorinating [51]. Pt/mpg-C3N4 photocatalyst modified with MgPc dye was studied on the photocatalytic hydrogen evolution by Takanabe et al. The results indicate that the performance of photocatalytic activity depended on amount of loading dye. An appropriate amount of dye will enhance the photocatalytic activity, whereas excess introduction of the dye will be counterproductive. Therefore, the dye layer on surface of mpg-C3N4 is crucial for the photocatalytic reactions. The photocatalytic activity is the highest for charge transfer between monolayer dye to cocatalyst, and increasing thickness of the layer covers the cocatalyst sites, thus impairs the photocatalytic activity. [74]. To study the photocatalytic properties of g-C3N4 vs. its electronic structure in depth, Zhang et al. carried out the electrochemical analysis of g-C3N4 and carbon nitride copolymerization with barbituric acid (CNB). The results including Mott–Schottky plots, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) Nyquist plots, and photocurrent response are shown in Fig. 10[65]. Positive slope of the Mott–Schottky plots indicated that g-C3N4 is an n-type semiconductor due to the n-type donor of nitrogen atoms. Importantly, flat-band potential was also measured here, and 1.42 and 1.22 V versus Ag/AgCl for g-C3N4 and CNB0.2 were proposed, respectively. Thus, both of them encompass the photocatalytic water reduction potential as depicted inset of Fig. 10a.(a) Mott-Schottky lô và cấu trúc (ghép; CB: dẫn ban nhạc, BB:...Hình 10. (a) Mott-Schottky lô và cấu trúc (ghép; CB: dẫn ban nhạc, BB: ban nhạc valence) của g-C3N4 (■) và CNB0.2 (□); b) EIS Nyquist lô cho CNB mẫu (hướng mũi tên: g-C3N4, CNB0.05, CNB0.1, CNB0.2, CNB0.5, CNB1.0 và CNB2.0), với ghép Hiển thị các định kỳ bật/tắt photocurrent phản ứng của g-C3N4 (rắn dòng) và CNB0.2 (dòng rải rác) điện cực trong 0.2 M Na2SO4 với −0.2 V thiên vị so với Ag/AgCl [65].Tùy chọn con sốGần đây, một cấu trúc được xây dựng bởi các hệ thống chất xúc tác kim loại dựa trên kết hợp với g-C3N4 được thiết kế. Nó được tìm thấy rằng các hệ thống chất xúc tác niken dựa trên Hiển thị các hoạt động xúc tác cao nhất và một hiệu suất tốt tại H2 evolution. Cơ chế của hệ thống mô tả

Kết quả (Việt) 2:

4. Các ứng dụng của g-C3N4
4.1. g-C3N4 như chất xúc tác TiO2 là chất xúc tác truyền thống do nó ổn định và không gây độc hại. Tuy nhiên, với khoảng cách ban nhạc tương đối rộng và phí tái tổ hợp, nó bị chất xúc tác hiệu quả thấp về quang xúc tác [55] và [56]. So với TiO2, g-C3N4 sở hữu một khe hở giữa rộng thích hợp để hấp thụ ánh sáng nhìn thấy được hiệu quả. Bên cạnh đó, quá trình oxy hóa và giảm tiềm năng của nó là thích hợp cho việc tách nước. Quan trọng hơn, linh hoạt trong điều chỉnh với các kim loại bẫy để tạo các trang web đang hoạt động với các gốc dưa dồi dào là một điểm quan trọng đối với nâng cao hiệu suất photocatalystic. Tất cả những đặc tính làm cho nó trở thành một vật liệu đầy hứa hẹn cho quang xúc tác. Kể từ khi Wang et al. sử dụng g-C3N4 như quang xúc tác để tách nước để nhận hydro thành công [2], nghiên cứu chuyên sâu đã được tập trung vào g-C3N4 như một chất xúc tác [52], [55], [57], [58] và [16]. 4.1 .1. Là chất xúc tác cho các phản ứng Friedel-thủ công Graphite có thể gây ra các electron relocalization trong cả hai vùng dẫn và vùng hóa trị do khiếm khuyết của nó như độ cong, cạnh hoặc doping nguyên tử [59], [60] và [61], mà hành trang là hoạt động xúc tác trong oxy hóa khử của ethylbenzene [62] và [63]. Nói chung, g-C3N4 tính năng gần như tất cả các tính chất điện tử của than chì, trở thành ứng cử viên quan trọng nhất để bổ sung cho ứng dụng vật liệu carbon trong [57]. Do đó, g-C3N4 là một trong những chất xúc tác đầy hứa hẹn nhất cho các phản ứng Friedel-thủ công. Goettmann et al. đã sử dụng nó để nhận ra các acyl hóa Friedel-Crafts của benzen. Họ đã sử dụng heptanes làm dung môi cho các acyl hóa Friedel-Crafts và nghiên cứu tác động trên bề mặt và độ kết tinh của các chất xúc tác sử dụng, kết quả được tóm tắt trong Bảng 1 [5]. Ngoài ra, Zhang et al. đã nghiên cứu xốp g-C3N4, mà các thuộc tính và mối quan hệ về mặt hóa học với hấp thụ và kích hoạt benzen xúc tác được thể hiện trong hình. 6 [57]. Để tìm hiểu thêm các tương tác hóa học giữa benzen và khiếm khuyết g-C3N4, việc lai HOMO-LUMO của melem và benzene được đề xuất bởi Goettmann et al. [5]. Khái niệm này là phù hợp với kết quả báo cáo của Lebreton và đồng nghiệp của mình vào năm 1984 người coi tính năng ba HOMO π đối xứng, trong khi HOMO-3 là một sự kết hợp antibonding của các orbital nguyên tử mô tả các cặp duy nhất của "thơm" nguyên tử nitơ [64] . Nó có thể cho mật độ chuyển giao các đơn vị electron g-C3N4 với Benzene qua sự chồng chéo với các obitan, dẫn đến một vòng thơm kích hoạt rất không bình thường như các HOMO gồm độc quyền của các orbital PZ của nitơ dị vòng, mà là chính xác đối xứng với cao nhất trống π kiểu quỹ đạo trong mô hình Huckel của benzen [36] và [57]. Sau đó, oxy hóa benzen phenol đã được báo cáo dưới ánh sáng nhìn thấy, giới thiệu rắn flo nitride carbon polymer (CNF) mà làm việc NH4F như nguồn gốc của flo là chất xúc tác [51]. Sung. 7 cho thấy hiệu quả của các chất xúc tác giới thiệu. So với tinh khiết g-C3N4, hiệu suất của tần số doanh thu được tăng cường đáng kể thông qua fluorinating. Bảng 1. Hoạt động xúc tác của mpg-C3N4 trong acyl hóa Friedel-Crafts của benzen [5] .a Catalyst chuyển đổi [%] TOF × 100 [h -1] b mp-C3N4 / 0.5 52 3.6 mp-C3N4 / 1 80 5.5 mp-C3N4 / 1,6 52 3,6 mpg-C3N4 / 0.5 90 6.2 Bulk-C3N4 0 - Graphite 1 - một điều kiện phản ứng: một hỗn hợp của benzen (150 mg), hexanoyl clorua (50 mg), và (C3N4) trong heptan (5 g) được khuấy ở 90 ° C trong 20 h. Các sản phẩm đã được phân tích bằng sắc ký khí b tần Doanh thu:. N (hexanoyl clorua) mỗi n (đơn vị melem) mỗi giờ tùy chọn Table (a) xếp chồng tấm g-C3N4 chức năng như là một tất cả-hữu cơ rắn statephotocatalyst ... hình. 6. (a) xếp chồng tấm g-C3N4 chức năng như một chất rắn statephotocatalyst toàn hữu cơ thúc đẩy các phản ứng oxi hóa khử với ánh sáng nhìn thấy được; (b) tương tác hóa học của benzen và khiếm khuyết g-C3N4 qua HOMO-LUMO lai của melem và benzene [57]. Hình lựa chọn quá trình oxy hóa xúc tác của benzen bằng CNF-x (x chỉ số NH4F, ... hình. 7. oxy hóa xúc tác của benzen bằng CNF-x (x chỉ số NH4F, x = 0.05, 0.1, 0.5, 1.0, 2.0 g) TOF:.. tần số doanh thu, n (phenol) mỗi n (đơn vị melem) mỗi giờ Đen cột , mà không cần chiếu sáng; cột màu đỏ, chiếu sáng với ánh sáng nhìn thấy, λ> 420 [51]. tùy chọn Hình 4.1.2 Là chất xúc tác cho phản ứng khử oxy. Tìm kiếm vật liệu thích hợp để hấp thụ ánh sáng mặt trời trong vùng nhìn thấy hiệu quả là quan trọng đối với ngành hóa học xanh Ở điểm này. , phí chuyển xúc tác trung gian bởi photosensitizers là một cách để trực tiếp chuyển đổi ánh sáng nhìn thấy được cho phản ứng hóa học. Như đã đề cập ở trên, g-C3N4 có một khoảng cách ban nhạc năng lượng thích hợp để hấp thụ ánh sáng nhìn thấy được hiệu quả. Các nghiên cứu về vị trí ban nhạc được báo cáo bởi Zhang et al . chỉ ra rằng khả năng oxy hóa của vùng dẫn và giảm mức độ của vùng hóa trị địa phương là khoảng -1,3 eV và 1,4 eV tương ứng [65], đáp ứng các nhu cầu của phản ứng khử oxy động nhờ năng lượng ánh sáng mặt trời. Su và đồng nghiệp của ông đã dùng g-C3N4 để nhận ra rượu oxy hóa dưới ánh sáng nhìn thấy [66]. Sung. 8a cho thấy các phản ứng chuyển electron trong rượu ảnh oxy hóa thông qua mpg-C3N4. Hiệu ứng đồng vị động học của phản ứng được điều tra qua monodeuterated rượu benzyl (Hình 8b.) Để nghiên cứu sâu vào các chi tiết cơ chế. Ngoài ra, Li et al. nanocomposites sử dụng các tấm graphene (GS) / polymer carbon nitride (GSCN) để kích hoạt O2 cho quá trình oxy hóa chọn lọc của cyclohexane, đó là quan trọng đối với quá trình công nghiệp hóa chất và mỹ hiện nay [67], [68] và [69]. Cơ chế quá trình oxy hóa đề xuất của họ được thể hiện trong hình. 9. Các anion gốc superoxide coi là rất quan trọng cho hệ thống oxy hóa hydrocacbon bão hòa. Ở đây, các cơ chế chọn lọc của phản ứng xúc tác có thể được giải thích như sau: anion gốc superoxide được giảm bởi các electron kích thích từ LUMO của g-C3N4 và nó sẽ phản ứng với các chất nền bị oxy hóa bởi các lỗ tích cực của g-C3N4. [66] và [69]. Sau đó, nhóm của Wang quan sát thấy rằng kim loại chuyển tiếp có hiệu quả có thể tăng cường các tính quang xúc tác của g-C3N4, do đó có lợi cho các hydrocarbon có chọn lọc quá trình oxy hóa [70]. (A) chuyển giao điện tử phản ứng với mpg-C3N4; (b) có hiệu lực đồng vị động học [66]. Fig. 8. (a) chuyển giao điện tử phản ứng với mpg-C3N4; (b) có hiệu lực đồng vị động học [66]. tùy chọn hình Sơ đồ biểu diễn của các cơ chế quá trình oxy hóa [69]. Fig. 9. Sơ đồ biểu diễn của các cơ chế quá trình oxy hóa [69]. Hình lựa chọn 4.1.3. Là chất xúc tác cho việc tách nước Ngày nay, hydro được coi là nguồn năng lượng sạch để đối phó với cuộc khủng hoảng năng lượng và môi trường ô nhiễm gây ra bởi việc lạm dụng nhiên liệu hóa thạch. Các nguồn lý tưởng nhất của hydro là nước. Quang xúc tác không đồng nhất với khoảng cách ban nhạc nhỏ và vị trí ban nhạc thích hợp đóng một vai trò quan trọng trong việc sử dụng năng lượng mặt trời [71], [72], [56] và [73]. Để nâng cao hiệu quả cho quang xúc tác, hai cách được tóm tắt: I. Giảm khe hở để thích ứng với năng lượng của ánh sáng nhìn thấy được; II. Exciton riêng biệt đầy đủ bằng cách giới thiệu một số khiếm khuyết và lưới địa phương để giảm tỷ lệ tái tổ hợp của exciton vui mừng và lỗ trong phản ứng xúc tác. Đối với g-C3N4, khoảng cách ban nhạc du dương và các thuộc tính nội địa hóa electron hoặc neo đậu các trang web đang hoạt động như là thích hợp vi với việc chấm dứt bề mặt cũng như các khuyết tật và các nguyên tử nitơ làm cho nó trở thành nguyên liệu đầy hứa hẹn cho việc tách nước [3], [4] và [18]. Kể từ khi công việc truyền cảm hứng thực hiện bởi Wang et al. sử dụng g-C3N4 để tách nước cho lần đầu tiên [2], điều tra thâm canh đã tập trung vào lĩnh vực này. Wang và các đồng nghiệp nâng cao hiệu quả xúc tác tách nước qua fluorinating [51]. Pt / mpg-C3N4 quang xúc tác biến đổi với MgPc thuốc nhuộm đã được nghiên cứu về sự tiến hóa hydro quang xúc tác bởi Takanabe et al. Kết quả chỉ ra rằng hiệu suất của hoạt tính quang phụ thuộc vào số lượng bốc thuốc nhuộm. Một số tiền thích hợp của thuốc nhuộm sẽ tăng cường các hoạt động xúc tác quang học, trong khi giới thiệu vượt thuốc nhuộm sẽ phản tác dụng. Vì vậy, các lớp thuốc nhuộm trên bề mặt của mpg-C3N4 là rất quan trọng cho các phản ứng quang xúc tác. Các hoạt tính quang là cao nhất cho truyền điện tích giữa đơn lớp thuốc nhuộm để cocatalyst, và độ dày tăng của lớp bao gồm các trang web cocatalyst, do đó làm suy yếu hoạt tính quang. [74]. Để nghiên cứu tính chất quang xúc tác của g-C3N4 so với cấu trúc điện tử của mình trong chiều sâu, Zhang et al. thực hiện các phân tích điện hóa của g-C3N4 và carbon nitride đồng trùng hợp với axit barbituric (CNB). Các kết quả bao gồm Mott-Schottky lô, điện trở kháng âm mưu quang phổ (EIS) Nyquist, và phản ứng quang điện được thể hiện trong hình. 10 [65]. Độ dốc dương của thửa Mott-Schottky cho thấy g-C3N4 là một chất bán dẫn loại n do n-type nhà tài trợ của các nguyên tử nitơ. Quan trọng hơn, tiềm năng phẳng-band cũng được đo ở đây, và 1,42 và 1,22 V so với Ag / AgCl cho g-C3N4 và CNB0.2 đã được đề xuất, tương ứng. Như vậy, cả hai người trong số họ bao gồm việc giảm nước quang xúc tác tiềm năng như inset mô tả của hình. . 10a (một) lô Mott-Schottky và cơ cấu ban nhạc (inset; CB: vùng dẫn, VB: ... Hình 10. (Một) lô Mott-Schottky và cơ cấu ban nhạc (inset; CB: vùng dẫn, VB: hóa trị ban nhạc) của g-C3N4 (■) và CNB0.2 (□); b) lô EIS Nyquist cho mẫu CNB (mũi tên hướng: g-C3N4, CNB0.05, CNB0.1, CNB0.2, CNB0.5, CNB1 0,0 và CNB2.0), với các inset thấy kỳ on / off quang điện phản ứng của g-C3N4 (đường liền nét) và CNB0.2 (đường chấm) điện cực trong 0,2 M Na2SO4 với -0.2 V thiên vị so với Ag / AgCl [ 65]. Hình lựa chọn Gần đây, một cấu trúc được xây dựng bởi hệ thống chất xúc tác kim loại dựa trên kết hợp với g-C3N4 được thiết kế. Nó đã được tìm thấy rằng hệ thống chất xúc tác trên cơ sở niken hiển thị các hoạt động xúc tác cao nhất và một hiệu suất tốt tại H2 tiến hóa. Cơ chế của hệ thống là được trưng