任月红，韩清珍，江兆潭

1.北京理工大学 物理学院，北京 100081

2.中国科学院过程工程所 多相复杂系统国家重点实验室环境技术与工程研究部，北京 100190

引言

二维材料因其独特的电子结构和物化性质引起了材料、化学、纳米技术等领域研究人员的广泛关注。其中，以石墨烯[1]、磷烯[2]、硅烯[3-4]、六方氮化硼、类石墨相氮化碳 (g-C3N4或 CN) 等为代表的六角蜂窝结构纳米层状材料是目前最常见，也是研究和应用最广泛的二维材料。这些具有原子层厚度的二维材料均表现出优异的物理化学、电子和光学等性能，尤其是具有较好的柔韧性及透明度，使其在电子器件、储能、超导、发光等诸多领域都具有广阔的应用前景[5]。此外，这些二维材料还可通过缺陷、掺杂、复合等方法调节其结构和成分，从而形成性能更加优异的多种衍生物。

2004 年，Geim 等[1]用机械剥离法从石墨中成功制备出单层石墨烯，并发现了其量子霍尔效应[6]，开启了二维材料的研究热潮。随后相继涌现出了g-C3N4、六方氮化硼 (h-BN)、磷烯、硅烯、过渡金属硫化物 (TMDs) 等许多典型的类石墨烯材料，引起了各研究领域的广泛关注，并取得了一些标志性的研究成果 (如表 1)。通过表 1 可以看出，这些研究的基础和关键均是基于二维材料的结构与性质关系。

此外，在二维材料应用研究方面，2009 年，Wang 等[13]报道了g-C3N4在可见光下能够光解水制氢，开启了 g-C3N4在光催化领域的研究热潮。目前g-C3N4在光解水制氢、CO2光催化还原、污染物光催化降解和杀菌消毒等方面开始得到广泛的应用和关注[14-17]。……