聚合氮化碳（polymetic carbon nitride, PCN）在近些年受到了较高的关注，其中局限在以C3N4为主，其他比例的材料很少有相关合成报道。因此，开发具有其他组成的氮化碳材料有较大的空间。有报道提出有希望合成C3N3组成的材料，湖北大学Li Ming等通过氰尿酰氯（cyanuric chloride）在真空气氛的Cu基底上生长，得到了大量C3N3组成的材料。作者发现了其在水分解反应中有较高的光电化学活性，并且块状C3N3能够剥离为二维层状薄膜结构。这个合成工作扩展了聚合态氮化碳的种类，该方法中通过Ullmann聚合反应方法实现大量合成二维材料。
本文要点：
（1）合成方法。将Cu膜和C3N3Cl3在Ar气氛中加热至260 ℃，发现Cu膜上产生了灰色的C3N3薄膜。通过在乙醇和水中超声去除Cu盐和杂质分子，随后对C3N3薄膜的形貌进行表征，通过AFM表征方法说明材料以layer-by-layer方法生长。通过HNO3酸洗样品，发现溶液变为蓝色，验证了样品中的Cu+被移除（3 Cu+ + 4 H+ + NO3- = 3 Cu2+ + 2 H2O + NO↑）。通过HNO3，HCl，水分别超声清洗，并在异丙醇中超声，得到了分散性较好的剥离样品。通过FTIR红外方法测试样品的成键情况，发现1625 cm-1处的峰说明C-C键生成，同时产物中没有C-Cl（825 cm-1，1260 cm-1）。此外，对应于C=N的峰发生偏移（由1498 cm-1（C3N3Cl3）偏移至1357 cm-1）。ESR电子顺磁共振方法测试发现刚生成的C3N3材料具有g=2.0033的信号，说明材料中有碳中心自由基。
（2）催化性能。作者对材料的电化学分解水HER反应进行测试，制作了C3N3/CNT/玻碳电极，作者发现酸洗前的C3N3过电势为306 mV（10 mA cm-2），酸洗后的材料对应的C3N3过电势为533 mV（10 mA cm-2）。结果说明，C3N3材料中的Cu起到了非常重要的作用，同时在30000 s测试后，材料保持了95 %催化电流，说明材料稳定性较高。酸洗前的催化剂能带为2.2 eV，价带位置（VB）和导带位置分别为-0.01 V和-2.21 V（vs SHE）。在光照作用中对电催化性能进行表征，发现过电势明显降低至256 mV（10 mA cm-2），同时增加电压改善了光电压，作者发现C3N3材料为n型半导体。
参考文献
Jiaxin Feng; Ming Li*
Large‐Scale Synthesis of a New Polymeric Carbon Nitride—C3N3 with Good Photoelectrochemical Performance，Adv. Funct. Mater. 2020, 2001502.
DOI：10.1002/adfm.202001502
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202001502
