近日，我院李云锋教授课题组在国际权威期刊《Advanced Science》 （中科院1区Top，IF：17.52）上发表题为“Preparation of structure vacancy defect modified diatomic-layered g-C3N4 nanosheet with enhanced photocatalytic performance”（Adv. Sci., 2023, DOI: 10.1002/advs.202302503）的研究工作，介绍了一种新型双原子层结构空位缺陷改性石墨相氮化碳高效光催化剂。该论文第一作者为我院2021级硕士研究生刘甜，通讯作者为李云锋教授，西安工程大学为唯一通讯单位。
随着人类社会的不断发展，环境污染与能源短缺问题日益严重，光催化技术是解决这些问题的一个潜在方案。光催化技术的核心是光催化剂，迄今为止，人们已经开发出多种光催化剂材料。石墨相氮化碳（g-C3N4）作为一种非金属有机半导体光催化剂，因其具有制备简单、带隙合适、稳定性良好等优点，已被广泛研究。然而，它固有的比表面积小、可见光吸收效率低、电荷再结合速度快等缺点，极大地限制了其光催化性能。在不引入其他物质的情况下对g-C3N4进行结构修饰引起了人们的极大关注。该工作在真空度为-0.098 Mpa的真空气氛条件下通过热-压双驱动对体相g-C3N4进行热处理，合成了结构空位缺陷改性的双原子层状g-C3N4纳米片（VCN）。所制备的VCN具有大的比表面积和丰富的孔结构，为催化反应提供了更多的活性中心。同时，由于仅有两个石墨相氮化碳原子层的超薄结构（1.5 nm）导致转移路径极大缩短，光生电荷可迅速转移到VCN表面。此外，缺陷能级缓解了由纳米级g-C3N4量子尺寸效应引起的带隙增大的缺点，从而实现了良好的可见光利用。结果表明，VCN样品在光催化制氢和抗生素的光降解方面都表现出优异的性能。该工作证明了g-C3N4可通过结构自修饰以提高其光催化性能，从而为未来解决能源危机和环境污染提供了新的策略。
本研究工作得到了国家自然科学基金项目、陕西省重点研发计划、陕西省教育厅科研计划、陕西省自然科学基础研究面上项目等支持。
