光催化是一种很有前途的能量转换和环境修复技术。光催化的研究重点是开发和制造高效的光催化剂。基于太阳能的半导体光催化技术被认为是解决全球能源短缺和环境污染问题的一种有吸引力的方法。自2009年以来，聚合物氮化碳(PCN)可见光光催化分解水的研究取得了突破性进展，基于PCN的光催化反应成为研究热点。

有鉴于此，福州大学宋继彬教授、青岛科技大学王德宝教授、齐鲁理工学院高星副教授等人，综述了PCN基光催化剂的理化性质、合成方法、形态控制、杂原子掺杂、异质结构建等方面的研究进展，以提高其在光催化分解水和固氮中的性能。

本文要点

1）非金属光催化剂PCN已被证明是最有前途的光催化水分解和固N₂的候选材料。层状PCN具有较大的SSA，丰富的空缺，合适的CB和VB位置，且稳定性极佳。通过热刻蚀、酸质子化、掺杂杂原子、构建异质结构等多种技术对PCN的结构进行修饰，可以有效提高PCN的光催化性能，从而实现高效稳定的光催化水分解和固N₂反应。通过不同的设计策略，可以有效提高PCN材料的光生电子-空穴对分离效率，从而提高其光催化性能。最后，讨论了基于PCN的光催化剂在水分解和固氮应用中的挑战。通过不同的设计策略，可以构建高效的基于PCN的光催化剂用于水分解和氮还原。这些优异的修饰策略可以用作其他有前途的催化剂的光催化反应的指导理论，并进一步促进光催化的发展。

2）尽管已设计出多种策略来修饰PCN材料，但仍然存在一些需要解决的问题。首先，必须合理设计光子的吸收，以更有效地捕获可见光而不降低电荷分离效率。这可以通过掺杂并形成固溶体以精确控制PCN材料的带边位置和带隙来实现。此外，精确调整掺杂比有利于形成光子陷阱并减少光生电子-空穴复合。其次，通过实验结果和理论计算的结合，可以有效地探索PCN光催化剂的光催化反应机理，为进一步提高其光催化性能提供了一个初步的平台。第三，由于电子空穴在光催化反应中很容易重组，因此通常必须在反应体系中添加牺牲试剂（例如三乙醇胺，甲醇，乳酸等）以提高光催化效率，这阻碍了光催化反应的实际应用。光催化反应。因此，有必要设计一种不需要牺牲反应物的高效光催化剂。第四，当前大多数研究报告所制备的PCN材料的结构为C₃N₄类型。然而，不同碳氮比的碳氮化合物由于存在许多缺陷而表现出优异的光催化性能。为了制备具有不同氮含量的PCN材料，必须仔细选择氮前驱物并选择合适的制备方法来实现。

参考文献：

Deliang Zhang et al. Polymeric Carbon Nitride‐Derived Photocatalysts for Water Splitting and Nitrogen Fixation. Small, 2021.

DOI: 10.1002/smll.202005149

https://doi.org/10.1002/smll.202005149