光催化技术是利用光催化材料实现太阳能转化和利用的一种有效方法，是解决能源和环境问题的最理想方式之一。然而，多数光催化材料光谱响应范围小、能量转化效率低、稳定性差和有毒性的问题，极大地阻碍了光催化技术的产业化进程。石墨相氮化碳（g-C3N4）用于光解水反应的发现（如图1），为光催化技术的研究开辟了一个新的视野，主要由于g-C3N4具有良好的理化稳定性、无毒、响应可见光的带隙结构、廉价和易于功能化等特点。然而，g-C3N4也存在一些不足，如可见光响应率低、电导率差、比表面积小等。因此，设计和开发调控g-C3N4性能的有效策略，逐渐成为光催化领域的研究热点之一。在众多调控策略中，电子能带结构由于可以有效调控g-C3N4的能带位置、减小带隙、提升催化反应的驱动力和载流子的分离迁移效率，从而引起了研究人员的广泛关注。

图1. 光催化全分解水的机理图。

基于此，中科院半导体研究所王智杰研究员课题组，围绕空位调控、元素掺杂、晶体结构调控、开发新的分子结构四种能带结构调控策略，系统总结了各调控策略对g-C3N4能带的影响机理以及在光催化反应中应用的最新进展。此外，针对能带调控提升g-C3N4催化性能研究中面临的核心问题，课题组也归纳了解决的策略和未来的研究方向，具体为：（1）开发能带调控和其它调控策略结合的协同调控策略，以优化和提升g-C3N4的催化性能；（2）发展新的实验和计算手段来探索基于g-C3N4复合光催化体系的协同作用机理和催化反应机制；（3）调控或改性g-C3N4在催化反应中的稳定性也是一个值得关注的方向。该综述为提升g-C3N4光催化性能和构建高效催化体系的研究提供了一些新的见解，对相关研究具有一定的指导意义和参考价值。

Recent development inelectronic structure tuning of graphitic carbon nitride for high efficientphotocatalysis

Chao Li, Jie Li, Yanbin Huang, Jun Liu, Mengmeng Ma, Kong Liu, Chao Zhao, Zhijie Wang, Shengchun Qu, Lei Zhang, Haiyan Han, Wenshuang Deng and Zhanguo Wang

J. Semicond. 2022, 43(2): 021701.

doi: 10.1088/1674-4926/43/2/021701.

Full Text: http://www.jos.ac.cn/article/doi/10.1088/1674-4926/43/2/021701%20?pageType=en

来源：半导体学报公众号