石墨氮化碳（g-C₃N₄）是一种由碳原子和氮原子组成的碳材料，由于其无毒、氧化还原电位合适、化学稳定性高、来源丰富等优点，被广泛用作可见光光催化剂。

近日，宁波大学Shaoqing Song，姜淑娟教授，山东师范大学孙传智教授报道了构建了一种具有本征自发极化电场（ISPEF）的弯叶状石墨化C₂N₃（g-C₂N₃）同素异形体，其可以通过光催化H₂O分解将太阳能有效地转化为H₂。

本文要点：

1）弯曲叶状π离域g-C₂N₃是由双氰胺聚合得到的−C≡N基团与热处理聚吡咯纤维的叠氮化物环加成得到的芳香族叠氮五角形和正三嗪六角形组成。在光照射下（λ>420 nm），光生电荷被有效分离，并在与库仑场相反的等静电场作用下从表面的体相转移到活性位。

2）实验结果显示，在没有任何助催化剂的情况下，g-C₃N₄同素异形体具有极高的析氢活性，可达14.9 mmol g⁻¹ h⁻¹，并伴有大量的氢气泡产生，是负载Pt的g-C₃N₄的2.6倍。与已报道的无金属光催化剂和贵金属负载的光催化剂相比，g-C₃N₄同素异形体（即叶状g-C₂N₃）被认为是迄今为止性能最佳的无金属光催化剂。

参考文献：

Dongmei Tang, et al, Graphitic C₂N₃: An Allotrope of g‑C₃N₄ Containing Active Azide Pentagons as Metal-Free Photocatalyst for Abundant H₂ Bubble Evolution, ACS Nano, 2021

DOI: 10.1021/acsnano.1c00477

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c00477