Progression de la recherche sur la préparation, la modification et les applications du g-C3N4 en photocatalyse et photocatalyse piézoélectrique

Le semi-conducteur polymère sans métal, le nitrure de carbone graphitique (g-C3N4), a émergé comme un matériau prometteur pour des applications photocatalytiques en raison de sa réactivité à la lumière visible, de sa structure électronique ajustable et de sa stabilité. Cette revue résume systématiquement les avancées récentes dans les stratégies de préparation, y compris la polycondensation thermique, la synthèse solvothermale et les méthodes de moule. De plus, elle discute des approches de modification telles que la construction d'hétérojonctions, le dopage élémentaire, l'ingénierie des défauts, le contrôle de la morphologie et le chargement de cocatalyseurs. En outre, elle explore les diverses applications des matériaux à base de g-C3N4 en photocatalyse, y compris l'évolution de l'hydrogène (H2), la réduction du dioxyde de carbone (CO2), la dégradation des polluants et le domaine émergent de la photocatalyse piézoélectrique. Une attention particulière est accordée aux composites de g-C3N4 conçus de manière rationnelle pour améliorer la séparation des charges et l'utilisation de la lumière. De plus, le mécanisme synergique de la photo-piezocatalyse est examiné, où un champ piézoélectrique induit mécaniquement facilite la séparation des porteurs et les réactions de surface. Malgré des avancées significatives, des défis demeurent, notamment une absorption limitée de la lumière visible, des problèmes d'évolutivité et des incertitudes dans les mécanismes de couplage multi-domaines. L'objectif de cette revue est de fournir des lignes directrices pour de futures recherches pouvant mener au développement de systèmes catalytiques performants et économes en énergie dans le contexte des applications environnementales et énergétiques.