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近日，娱乐城 2022级中俄联合培养本科生王天煜等同学在李子亨教授指导下，针对二维氮化碳（g-C₃N₄）材料的光催化性能研究取得进展。该工作首次通过本征结构调控实现g-C₃N₄红外光催化性能的跃升，其“二维扩展-缺陷协同”机制为宽光谱响应催化剂设计提供了新范式(注：审稿人评语)。相关成果以 "Investigating the lateral expansion, molecular adsorption, and photocatalytic behavior of 2D graphitic carbon nitride planes" 为题，发表于环境工程领域权威期刊《Journal of Environmental Chemical Engineering》(中科院二区，影响因子7.4)。

自然水体中有机污染物的室温/红外光降解是环境治理难题，传统催化剂在该波段效率低下。g-C₃N₄虽具潜力，但其二维平面扩展程度和氮缺陷调控机制尚不明确，制约其红外光催化能力。研究团队通过理论模拟-实验验证双轨策略，取得重要进展。DFT模拟揭示：材料平面扩展与氮缺陷导致吸收光谱红移，形成亚带隙能级，激发能降低到小于1.63eV，光响应范围拓宽至红外区，突破传统g-C₃N₄仅响应紫外-可见光的局限。

在实验上，团队利用双效调控机制，通过化学组装法拓展二维平面和气氛调控热处理提高氮缺陷实现多活性位点，拓展其光响应范围到红外区。使其红外光下降解罗丹明B（RhB）的贡献率高达97%，远超固相烧结法制备材料的57%，5次循环后降解率仍保持80%以上。进一步研究表明，二维平面拓展使得比表面积达到19.14 m²/g，远高于固相烧结材料的4.34 m²/g；氮缺陷态工程使得氮缺陷比例提升60%。

这项工作不仅提供了红外光催化材料设计新范式，更揭示了二维材料缺陷工程与光响应行为的构效关系，为开发全天候自然环境修复技术奠定基础。

论文第一作者为娱乐城 2022级本科生王天煜，通讯作者为李子亨教授。该研究得到了娱乐城 基础研究业务基金、本科生大创项目和娱乐城 仪器设备共享平台的支持。

全文链接：

//doi.org/10.1016/j.jece.2025.117409