聚合物氮化碳材料光激发过程研究进展

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1、聚合物氮化碳材料光激发过程研究进展王辉张晓东谢毅合月巴微尺度物质科学国家实验室中国科学技术大学摘要：近年来，不含金属元素的聚合物氮化碳半导体以其独特的材料组成和电子结构特征吸引了研宄人员的广泛兴趣，在诸如光催化、光致发光、光电化学等光激发相关领域具有潜在的应用前景。聚合物氮化碳光激发过程由能带结构、载流子行为、激子效应等因素所主导，对于这一过程的研允在材料性能的优化、应用领域的拓展以及应用机制的理解等方面具有重耍意义。围绕这一主题，本文综述了近年来聚合物氮化碳材料光激发过程研究中取得的最新进展，简单介绍了聚合物半导体光激发过程的研宄方法，分别讨论了光激发下材料中的载流子行为

2、和激子过程，进而总结丫常用改性策略对于材料光激发过程的调控机制，此外还对材料光响应持性功能化的研宄进行了概括。关键词：聚合物氮化碳;光激发过程;载流了;激了效应;作者简介：张晓东E-mail:zhxid@ustc.edu.cn;作者简介：谢毅yxic@ustc.edu.cn收稿日期：2017-08-21基金：W家自然科学基金(NO.U1632149,21401181)RecentProgressesonthePhotoexcitationProcessesofPolymericCarbonNitride-BasedMaterialsWANGHuiZHANGXiao-Dong

3、XIEYiHefeiNationalLaboratoryforPhysicalScienceatMicroscale,UniversityofScienceandTechnologyofChina;Abstract：Recently,themetal-freepolymericcarbonnitridehasdrawntremendousattentionbyvirtueofitsuniquematerialcompositionandelectronicstructure,holdinggreatpromiseinopticalexcitationrelatedappli

4、cations,suchasphotocatalysis,photoluminescence,andphotoelectrochemistry.Theinvestigationofphotoexcitationprocessesdominatedbyenergybandstructure,chargecarrierbehaviorsandexcitoniceffectsinpolymericcarbonnitrideareofgreatsignificanceinunderstandingmechanisms,optimizingperformanceandexpandin

5、gapplication.Focusingonthistopic,wereviewrecentadvancesinresearchonthephotoexcitationprocessesofpolymericcarbonnitride-basedmaterials,bybeginningwithabriefintroductionofthecharacterizationtechniquesintheseworks.Wethendiscussthechargecarrierandexcitonaspectsinthephotoexcitationprocesses.The

6、principlesofuniversalmodificationstrategiesonphotoexcitationprocessesaresummarized.Also,theapplicationsofthephotoexcitationprocessesinthispolymericsemiconductorarehighlighted.Keyword：polymericcarbonnitride;photoexcitation;chargecarrier;excitoniceffects;Received：2017-08-210引言作为一种重要的不含金属元素的半

7、导体材料，聚合物氮化碳（有时也被称作石墨相氮化碳）以其广泛的原料来源、良好的结构稳定性、独特的电子结构等优势吸引了众多研宄人员的目光，在光催化、光致发光、光电催化等领域受到了广泛关注［1-8］。鉴于上述研宄与材料的光响应性质紧密相关，对于聚合物氮化碳材料光激发过程的研宄具有非常重要的意义，不仅有助于从本质上对材料相关应用进行理解，同时也为进一步的材料优化设计提供理论指导。聚合物氮化碳材料具有类石墨的层状结构，根据组成单元差异，可以分为三嗪基（图la）和三均三嗪基（图lb）2种同素异形体，结构中碳、氮原子之间产生SP