综述：g-C3N4基材料的多功能特性及其光催化应用

这篇综述系统阐述了石墨相氮化碳(g-C3N4)基材料在光催化领域的突破性进展。文章深入剖析了其独特的π共轭层状结构、2.70 eV带隙特性及改性策略（形貌调控/元素掺杂/异质结构建），全面展示了在CO2还原、H2O2合成和环境污染物降解等领域的应用潜力，为开发高效太阳能转化系统提供了重要理论依据。

　　

Abstract
人类活动与工业化的快速发展导致对化石燃料的过度依赖和环境污染加剧。半导体光催化技术因其直接利用太阳能的特性，在解决能源危机和环境治理方面展现出巨大潜力。作为一种无金属聚合物半导体，石墨相氮化碳(g-C₃N₄)凭借2.70 eV的可见光响应带隙、优异的热/化学稳定性以及丰富的原料来源，成为研究热点。

Introduction
g-C₃N₄的π共轭层状结构由碳氮原子间的强共价键构成，具有高电子传导性。但块体材料存在比表面积低、可见光吸收效率差和光生电子-空穴(e^--h⁺)对快速复合等缺陷。通过形貌调控、元素掺杂和异质结构建等改性策略，可显著提升其光催化性能。

Versatile property of g-C₃N₄-based materials
• 形态特性：纳米片、多孔结构和量子点等形貌可增大活性位点暴露
• 稳定性：在强酸强碱和高温条件下保持结构完整
• 光电行为：掺杂S/P等元素可缩小带隙至2.4 eV，提升可见光捕获能力

Photocatalytic applications
在CO₂光还原中，Cu掺杂g-C₃N₄/TiO₂异质结将CH₄产率提升3倍；在环境领域，Fe₃O₄/g-C₃N₄复合材料对Cr(VI)的去除率达98%；抗菌应用中，Ag/g-C₃N₄在可见光下30分钟即可灭活99%大肠杆菌。

Conclusion, challenges and prospect
尽管取得显著进展，仍面临量子效率低(＜10%)、大规模制备困难等挑战。未来研究应聚焦：

1. 开发原子级精准掺杂技术
2. 构建Z型异质结增强电荷分离
3. 发展原位表征手段揭示反应机理

该综述为设计高性能g-C₃N₄基光催化剂提供了系统指导，推动其从实验室研究向实际应用转化。