郑富凯 李宗霖 曹煜祺 张 慧 曹 鑫 孙建华

(江苏理工学院化学与环境工程学院，先进能源功能材料研究所，常州 213001)

随着环境污染的加剧和煤炭、石油等能源的日益枯竭，以可再生的清洁能源代替化石能源成为人们解决这些问题的重要途径。在众多的燃料中，氢在燃烧时最为清洁，且氢元素是自然界中存在的最普遍元素。地球上的氢主要以化合物的形式贮存于水中。1972年，Fujishima和Honda在TiO2电极上实现了光电分解水产氢和产氧[1]，此后，利用太阳光分解水制氢技术成为了研究的热点。几十年以来，探寻高效、稳定、具有可见光响应的半导体光催化材料一直是太阳光分解水制氢的核心方向。

相比于被广泛研究的金属氧化物和硫化物等半导体[2⁃5]，直到2009年，一种不含金属的聚合物半导体——石墨相氮化碳才进入了光催化分解水领域[6]。石墨相氮化碳的原料易得且相对廉价，具有优良的热稳定性和化学性稳定性，能带结构与水的氧化和还原电位相匹配，在可见光分解水产氢方面表现出优良的性能。但是，纯氮化碳也存在一些不足之处，尤其是光生电子和空穴易复合以及对可见光的利用率较低，严重限制了它在光催化方面的应用。为了提升氮化碳光生电荷的分离效率，改善其光催化性能，目前已开发出了各种有效方法，例如形貌控制[7⁃8]、元素掺杂[9⁃11]和构筑基于氮化碳的复合材料[12⁃13]等。其中，元素掺杂又分为非金属掺杂和金属掺杂。一般而言，非金属掺杂可以优化氮化碳的能带结构，改善其对可见光的吸收，还能促进光生电荷的快速迁移从而抑制它们的复合；……