综述：双相g-C?N?-AgI纳米复合材料及其在甲基橙降解、氢气生成反应和抗菌活性中的应用

《Journal of Science: Advanced Materials and Devices》：Biphasic g-C 3N 4-AgI Nanocomposites and Their Applications in Methylene Orange Degradation, the Hydrogen Evolution Reaction and Antimicrobial Activity

光催化纳米复合材料g-C3N4-AgI的制备及其在染料降解、氢生产和抗菌方面的性能研究。通过XRD、BET、SEM等表征手段证实复合材料成功形成，其带隙能量为2.35 eV，比表面积达98 m2/g，较单一组分显著提升。光降解MO达94.5%，产氢量623 μmol/g，抗菌抑菌圈分别为20.6和21.8 mm，优于单一材料。

　　本研究探讨了纯石墨相氮化碳（g-C?N?）、碘化银（AgI）以及二相g-C?N?-AgI纳米材料在光催化和抗菌方面的应用。研究人员通过引入聚乙烯醇（PVA）作为表面修饰剂，有效减少了二相g-C?N?-AgI纳米材料的表面聚集现象。这些合成材料通过X射线衍射（XRD）、比表面积（BET）、扫描电子显微镜（SEM）、高分辨透射电子显微镜（HR-TEM）、能量色散X射线光谱（EDS）、选区衍射（SAED）、紫外-可见漫反射光谱（DRS）、光致发光（PL）和电化学阻抗谱（EIS）等多种技术进行表征，以分析其表面组成、比表面积、表面形貌、元素组成、光学性能以及电子-空穴对的分离效率。

XRD分析显示，AgI和g-C?N?在g-C?N?-AgI纳米复合材料中均存在清晰的衍射峰，证实了AgI成功嵌入到g-C?N?基质中。通过BET测试，研究人员发现g-C?N?-AgI纳米复合材料的比表面积显著增加至98 m2/g，远高于AgI（20 m2/g）和g-C?N?（32 m2/g）。这种表面积的提升有助于提高材料的催化潜力。进一步的SEM和EDS研究表明，g-C?N?-AgI复合材料在形态上展现出更好的分散性和结构稳定性，这可能归因于PVA的表面修饰作用。此外，HR-TEM图像显示了AgI和g-C?N?之间的界面结构，验证了其形成二相异质结构的可行性。

通过DRS分析，研究团队评估了这些材料的光学特性及其带隙能量。结果表明，g-C?N?的带隙能量为2.75 eV，AgI为2.63 eV，而g-C?N?-AgI复合材料的带隙能量降低至2.35 eV。这一降低可能源于两种材料之间的协同效应，使得它们的电子结构发生了改变，从而提升了光吸收能力和电子-空穴对的分离效率。PL光谱和EIS分析进一步揭示了复合材料在光催化反应中表现出更优异的电子迁移能力和更小的电子-空穴复合率，这为光催化性能的提升提供了重要依据。

在光催化降解甲基橙（MO）实验中，g-C?N?-AgI复合材料在120分钟可见光照射下表现出高达94.5%的降解效率，显著优于纯AgI（60%）和纯g-C?N?（55.2%）。氢气生成实验显示，g-C?N?-AgI复合材料在4小时内达到623 μmol/g的产氢率，远高于纯AgI（175 μmol/g）和纯g-C?N?（160 μmol/g）。这些结果表明，g-C?N?-AgI复合材料在光催化反应中具有显著的优势，其高效的电子-空穴分离能力和更大的比表面积共同作用，提升了催化活性。

在抗菌性能方面，g-C?N?-AgI复合材料在100 μg/mL浓度下，对金黄色葡萄球菌（S. aureus）和大肠杆菌（E. coli）表现出最大的抑制区，分别为20.6 ± 0.34 mm和21.8 ± 0.36 mm，明显优于其他材料。这可能归因于复合材料中AgI的抗菌特性与g-C?N?的光催化性能的协同作用，以及纳米颗粒的高比表面积和表面活性促进了抗菌物质的释放。此外，通过分析反应机理，研究人员推测AgI与g-C?N?之间的异质结能够有效促进电子转移，减少电子-空穴对的复合，从而增强光催化性能。

综合来看，g-C?N?-AgI纳米复合材料在光催化降解污染物和抗菌方面展现出卓越的性能。其高比表面积、窄带隙以及Z型异质结结构共同作用，使其能够更高效地利用可见光，促进电子-空穴对的分离，并增强催化活性。此外，PVA的引入有效改善了纳米颗粒的分散性和稳定性，避免了材料的表面聚集，进一步提升了其应用潜力。这些发现不仅为光催化和抗菌材料的开发提供了新的思路，也为环境治理和能源生产领域的可持续发展提供了重要的技术支持。