光催化水分解制氢是一种很有前景的将太阳能直接转化为化学能的方法。这一过程的关键问题是如何开发高效的光催化剂，其中需要综合考虑更低的成本、更高的稳定性和高效的可见光性能。在众多的光催化剂中，聚合物氮化碳(PCN)具有较好的化学稳定性、热稳定性、易制备性和可见光活性，被认为是最适合可见光催化的候选材料之一。然而，PCN也存在一些固有的缺陷，如光生电荷复合高、比表面积小、电荷迁移率慢等，导致其光催化性能受到严重限制。
近日，大连理工大学郭新闻教授报道了采用简单的分步热解方法合成了一种自支撑三维（SSD）氮化碳（UCN-X，X=600-690；其中X表示热解温度），该碳氮化物由具有较多褶皱、尺寸增大的弯曲层组成。
文章要点
1）这种结构的独特之处在于显著提高了电荷迁移率，扩展了π共轭芳香族体系，并部分扭曲了七嗪骨架，不仅保持了π→π*电子跃迁的易激活性，而且还激活了氮化碳中的n→π*电子跃迁。
2）通过改变热解温度可以控制UCN-X的n→π*电子跃迁，使其光响应范围大大扩展到600 nm。更重要的是，析氢速率的变化规律与UCN-X中n→π*电子跃迁的变化趋势高度正相关，从而表明n-→π*电子跃迁对光催化活性的提高具有积极贡献。具有最佳结构和光学性质的UCN-670具有高达9230 μmol g-1 h-1（Pt 1.1wt%）提高的析氢速率。
参考文献
Sufeng An, et al, Self-Supporting 3D Carbon Nitride with Tunable n→π* Electronic Transition for Enhanced Solar Hydrogen Production, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202104361
https://doi.org/10.1002/adma.202104361
