刘 凯，苏扬航，韩亚翔，陈绪兴，高 云，李 荣,2

(1. 湖北大学 材料科学与工程学院， 武汉 430062； 2. 结构化学国家重点实验室， 福州 350002)

0 引 言

随着人类社会的快速发展，以化石能源的枯竭所带来的能源问题日益凸显，利用半导体光催化分解水产氢被认为是最有希望解决能源危机的技术之一。1972年Fujiashima等人发现TiO2可以光电催化分解水制氢，从此拉开了光催化分解水制氢的序幕[1]。随后针对TiO2光催化分解水制氢活性的优化，科研工作者展开了大量研究[2-8]。由于TiO2较大的禁带宽度(3.2 eV)使其仅对太阳光谱中的紫外光具有响应，而紫外光仅占太阳光谱中能量约5%，导致其光能利用率低，实际应用受到了极大限制[9]。2009年，福州大学王心晨教授发现石墨烯相氮化碳(g-C3N4)在可见光下可以分解水制氢[10]，这种化学性质稳定，易于制备、成本低廉的具有类石墨烯层状结构的材料在光催化领域迅速引起了广泛的关注[11]。g-C3N4的禁带宽度约为2.7 eV，可以吸收太阳光谱中λ≤460 nm的蓝紫光，相较于传统的金属氧化物半导体光催化剂，其光能利用率较高，然而较低的比表面积、较高的载流子复合率及较低的表面反应速率[12-14]，导致纯g-C3N4表现出非常低的光催化产氢性能，严重制约了g-C3N4的实际应用。

针对上述问题，科研工作者展开了大量研究。对g-C3N4进行掺杂，以调节g-C3N4的光学、电子能带结构等特性。例如：2009年，王心晨教授等报道在g-C3N4框架中掺杂金属元素Zn2+和Fe2+，并且发现随着掺杂金属元素含量的增加，金属/g-C3N4复合材料相比g-C3N4扩大了其对太阳光谱的光吸收范围[15]。……