能源短缺和环境污染是当今世界面临的主要问题，半导体光催化技术能够合理利用太阳光能量，以其绿色、高效、节能的独特优势受到人们的广泛关注。当前，光催化技术的核心问题之一是开发高效、稳定、廉价的可见光型光催化剂。近年来，以石墨相氮化碳材料为代表的光催化材料引起极大的关注，在有机物降解、水分解和二氧化碳还原等领域具有很大的潜力，有望成为新一代绿色环保材料。然而，研究结果表明类石墨相氮化碳的光催化反应活性在某种程度上受到单一半导体量子效率低的影响。因此，人们进行了很多的尝试来提高光催化活性，如非金属掺杂、金属掺杂、大比表面积形貌的制备、半导体耦合构建异质结等手段促进光生电子和空穴的有效分离，从而提高量子效率。
图 1. 静电自组装制备合成 ACNS/g-C3N4复合物.
近日，中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室包木太教授团队设计合成新型光催化同质结构材料g-C3N4/g-C3N4，即采用静电自组装策略设计合成了二维酸化g-C3N4（ACNS）和bulk g-C3N4材料复合，该材料实现了可见光下甲基橙（MO）染料的高效吸附和快速降解。研究发现，随着ACNS含量的增加，ACNS/g-C3N4的光催化活性提高，当ACNS含量为30 wt.%时，对目标降解物MO表现出最高的脱色率，150 min 达到96.2 %的脱色效率，其反应速率常数分别是g-C3N4和 ACNS的4.3和5倍。TOC检测了MO降解过程的矿化度， 150 min后TOC移除率为 48.1 %。适当含量的ACNS使其可以很好地分散于g-C3N4表面，促进光生载流子的传输与分离。
图2. (a) ACNS/g-C3N4光催化剂对甲基橙染料降解曲线，(b) ACNS/g-C3N4光催化剂对甲基橙染料降解效率，(c) 30 wt.% ACNS/g-C3N4光催化剂对甲基橙染料降解过程的紫外-可见吸收光谱变化，(d) ACNS/g-C3N4光催化剂对甲基橙染料光催化降解的动力学线性模拟曲线，(e) ACNS复合含量对表观速率常数的影响，(f) 30 wt.% ACNS/g-C3N4复合物的循环使用性能。
此外，研究人员对该同质结构材料的循环稳定性，光催化活性物种，催化反应机理做了深入的探讨。该成果的发表进一步拓宽了氮化碳材料的设计策略，也为其他光催化材料的制备合成提供了一定的启示。
图 3. g-C3N4/ACNS异质结构光催化剂的电子-空穴分离和传输的示意图。
这一成果近期发表在Applied Catalysis B: Environmental 193（2016）22-35 (IF=9.446, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337316302429）上并入选ESI高被引论文，文章的第一作者是中国海洋大学博士后杨晓龙博士和2014级硕士研究生钱方方。该研究工作得到国家自然科学基金委和青岛市博士后应用项目的支持。
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