综述：石墨相氮化碳在超级电容器储能应用中的全面综述

这篇综述系统探讨了石墨相氮化碳（g-C3N4）作为新型电极材料在超级电容器（SCs）中的研究进展，重点分析了其半导体特性、高氮含量带来的活性位点优势，以及通过异质原子掺杂、纳米结构化和复合化（如与金属氧化物、MXenes等结合）提升电化学性能的策略，为下一代储能技术提供了低成本、高稳定性的解决方案。

　　

Abstract

石墨相氮化碳（g-C₃N₄）因其富氮层状结构和化学稳定性，成为超级电容器领域的研究热点。其半导体特性和可调控的带隙为电荷存储提供了丰富活性位点。综述梳理了g-C₃N₄的合成方法（如热聚合）、表征技术及性能优化策略，特别强调了其在柔性电子和微型超级电容器中的应用潜力。

Introduction

全球能源需求激增推动了对高效储能技术的探索。超级电容器（SCs）凭借快速充放电、长循环寿命等优势脱颖而出，但其电极材料仍面临成本与性能的平衡问题。g-C₃N₄作为非金属材料，通过结构工程（如硼掺杂提升导电性）和复合设计（如与MnO₂结合增强伪电容效应），显著提升了比电容和能量密度。

Fundamentals of Supercapacitors Performance and Evaluation

超级电容器分为双电层电容（EDLCs）、赝电容和混合电容三类。g-C₃N₄通过表面修饰可同时参与EDLC的物理吸附和赝电容的氧化还原反应，实现性能协同。例如，硫掺杂g-C₃N₄/石墨烯复合材料在1 A/g电流密度下比电容达312 F/g，优于纯组分。

Categories of Carbon-Based Materials

与传统碳材料（如活性炭）相比，g-C₃N₄的氮原子可诱导电荷重分布，增强电极-电解质相互作用。通过微波辅助合成法制备的多孔g-C₃N₄比表面积达200 m²/g，为离子传输提供快速通道。

Synthetic Routes and Modifications

热聚合法是制备g-C₃N₄的主流技术，但反应温度和时间显著影响产物结晶度。磷掺杂可将电导率提升10³倍，而g-C₃N₄@MoS₂核壳结构通过界面电子耦合使能量密度提高至45 Wh/kg。

Challenges and Future Perspectives

当前g-C₃N₄的导电性和体积膨胀问题仍需解决。未来研究可聚焦于三维打印定制化电极和人工智能辅助材料设计，以加速其在固态微型器件中的商业化应用。