复合构建异质结研究现状与研究方法 由于g-C3N4特殊的二维层状结构基体可以与其他半导体进行复合构建异质结。 在众多半导体材料中，CdxZn1-xS三元固溶体具有优异的光催化活性以及良好的稳定性，并且能带结构与g-C3N4相匹配。 因此近年来报道了许多关于g-C3N4/CdZnS复合材料用于光催化分解水制氢的文献[91-94]。 本章通过10NCN/CZS和10CN/CZS的光催化产氢速率对比，证明了氮掺杂石墨碳能够进一步提高了复合材料的光催化产氢活性。 本章系统的分析了样品的微观结构、产氢活性以及光电特性等，探究了NCN/CZS复合材料中光生载流子的转移路径和光催化活性增强的机制。 采用传统的高温固相法制备了g-C3N4和NCN[83]。 具体方法如下：首先使用分析天平称量20g尿素和20mg柠檬酸一水合物，然后将其称量后的前体混合均匀后放入带盖的坩埚中，随即转移至马弗炉中进行煅烧。 以2℃·min-1的速率升温至550℃，保温4小时，然后随炉冷却至室温，最后将得到产物标记为NCN。 g-C3N4的制备方法除了未添加柠檬酸一水合物外，其余方法步骤上述一致。 通过一步水热合成法成功制备了NCN/CZS复合光催化剂。 在先前的文献报告中，研究人员发现，当CdxZn1-xS中Cd和Zn的摩尔比例为1:1时，具有最佳的光催化活性[50]，因此我们选择Cd0.5Zn0.5S作为复合材料的主体部分。 其具体步骤如下：首先用分析天平称量0.0726gNCN（NCN与CZS的质量比为10wt.%），0.79959gCd(Ac)2∙2H2O和0.65853gZn(Ac)2∙2H2O，将其溶解于装有30mL去离子水的烧杯中，然后用分析天平称量2.16gNa2S∙9H2O溶解于另外一个装有30mL去离子水的烧杯，将两个烧杯放置于磁力搅拌器上，分别搅拌一个小时后，然后将两者倒入一个100mL烧杯中继续搅拌一个小时，使其混合均匀，然后转移至100mL的反应釜内衬中，拧紧水热反应釜的盖子，将其放入鼓风干燥箱中进行水热反应，其中水热反应温度为180℃，反应时间为24小时，待反应釜冷却至室温后，用胶头滴管吸出上层清液，并用去离子水和无水乙醇进行洗涤离心。 将洗涤离心后的产物放置于60℃的烘箱中过夜，将烘干后得到的产物命名为10NCN/CZS。 按照上述相同的合成方法，仅改变NCN的质量，制备得到了一系列的xNCN/CZS复合材料（x=5,15,20），其中将不添加NCN得到的产物命名为CZS。 将其NCN替换为g-C3N4，质量都为0.0726g，其余制备步骤保持不变，得到的产物命名为10CN/CZS。 综上所述，NCN/CZS复合材料的制备方法如图3-1所示，利用XRD分析了所制备样品的晶体结构和结晶度。 其测试结果如图3-2所示，在g-C3N4的XRD图中可以观察到在12.8°和27.6°处的特征峰分别对应石墨相氮化碳(PDF871526)的（100）和（002）晶面[95,96]。 NCN的XRD特征衍射峰与g-C3N4相比未发生明显的变化，基本保持一致，这说明加入微量的柠檬酸并没有改变原始g-C3N4的分子结构和框架。 在CZS的XRD图中可以观察到其主要衍射峰在25.5°、26.9°、28.3°、44.7°、47.0°、52.9°和55.8°处，他们分别与六方晶系硫化锌镉的（100）、（002）、（101）、（110）、（103）、（112）和（201）晶面相吻合，25.5°处的特征峰较弱，这在之前的文献中也有报道[97]。 对于NCN/CZS的XRD图谱，由于CZS与NCN两者位于（002）晶面的衍射峰重叠，且NCN的12.8°处的特征峰比较微弱，不能发现其他额外的NCN特征峰。 本章通过简单的两步法（高温固相法和水热合成法），成功将CZS纳米颗粒负载在二维片层状NCN的表面。 在可见光的照射下，10NCN/CZS的光催化产氢速率达到56.35mmol·h-1·g-1，分别为原始NCN（0.21mmol·h-1·g-1）的268倍和CZS（27.98mmol·h-1·g-1）的2.01倍，而且也高于10CN/CZS（50.10mmol·h-1·g-1），且在420nm单色光下的表观量子产率（AQY）达到10.07%，同时具有较好的稳定性。
