490

Чебаненко М. И. и др.

Журнал прикладной химии. 2020. Т. 93. Вып. 4

УДК 536.42; 549.29

ПОЛУЧЕНИЕ НАНОПОРОШКОВ ГРАФИТОПОДОБНОГО НИТРИДА УГЛЕРОДА

И ИХ ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ

ПОД ДЕЙСТВИЕМ ВИДИМОГО СВЕТА

¹ Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе,

194021, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 26

² Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет),

190013, г. Санкт-Петербург, Московский пр., д. 26

E-mail: m_chebanenko@list.ru

Поступила в Редакцию 7 июня 2019 г.

После доработки 30 сентября 2019 г.

Принята к публикации 14 декабря 2019 г.

Нанопорошки графитоподобного нитрида углерода (g-C₃N₄) синтезированы термической обработ-

кой карбамида (мочевины) на воздухе при температуре 450-550°С в течение 30 мин и исследованы

методами рентгеновской дифракции и инфракрасной спектроскопии. Методом синхронного терми-

ческого анализа определены основные процессы, приводящие к формированию g-C₃N₄ из карбамида

в указанных выше условиях. Установлено, что с ростом температуры обработки карбамида от

450 до 550°С наблюдается рост удельной поверхности порошков с 43.3 до 58.6 м²·г^-1, а также уве-

личение размеров кристаллитов графитоподобного нитрида углерода по кристаллографическому

направлению (002) от 2.8 до 4.1 нм. Полученные порошки графитоподобного нитрида углерода по

результатам сканирующей электронной микроскопии и низкотемпературной адсорбции азота име-

ют мезопористую структуру и характеризуются средним размером пор 6.6-13.8 нм и пористостью

0.07-0.20 см³·г^-1. По результатам спектроскопии диффузного отражения установлено, что нанопо-

рошки g-C₃N₄ поглощают излучение в видимой области и имеют ширину запрещенной зоны, равную

2.9 эВ. Проведен анализ фотокаталитической активности полученного графитоподобного нитрида

углерода в процессе окисления водного раствора мурексида под действием видимого света и показано,

что полученные нанопорошки g-C₃N₄ обладают активностью, близкой к активности коммерческого

фотокатализатора TiO₂ (AEROXIDE P25). С учетом высокой активности и низкой себестоимости

полученные порошки графитоподобного нитрида углерода могут быть использованы в качестве ос-

новы новых фотокаталитических материалов.

Ключевые слова: g-C₃N₄; графитоподобный нитрид углерода; нанопорошки; карбамид; мочевина;

термическая обработка; фотокатализ

DOI: 10.31857/S0044461820040039

Фотокаталитические и сопряженные с ними про-

воды, окисления органических веществ, выделения

цессы в последнее десятилетие рассматриваются в

водорода из растворов спиртов и углеводов, связыва-

качестве одного из наиболее перспективных способов

ния диоксида углерода и многих других) [1]. Таким

перехода к возобновляемой энергетике. Наряду с

образом, становится возможным решение целого

фотопреобразователями и фотоэлектрохимическими

спектра прикладных задач в области энергетики, хи-

элементами фотокаталитические устройства позво-

мической технологии и защиты окружающей среды.

ляют эффективно использовать доступное солнечное

Вместе с тем при решении этих задач возникает ряд

излучение для его прямого перевода в электрическую

проблем, значительная часть которых носит матери-

энергию или энергию химических связей образую-

аловедческий характер и связана с необходимостью

щихся соединений (например, в процессе разложения

физико-химического конструирования и получения

Получение нанопорошков графитоподобного нитрида углерода...

491

новых фотоактивных веществ и материалов на их

методы гидротермального и гидротермально-микро-

основе.

волнового синтеза из водных растворов органиче-

Процесс фотокатализа инициируется в гетеро-

ских предшественников, но эти методы, как правило,

генных полупроводниковых катализаторах после

приводят к получению графитоподобного нитрида

поглощения кванта ультрафиолетового или види-

углерода, модифицированного кислородсодержащи-

мого излучения с образованием электронно-дыроч-

ми группами [10, 11]. Несмотря на большое число

ной пары, при участии которой запускается серия

возможных органических предшественников g-C₃N₄,

физико-химических процессов и реакций. В каче-

чаще всего используют карбамид (мочевину), по-

стве основы таких фотокаталитических материалов

скольку именно в этом случае достигаются наиболее

активно используется широкий круг полупроводни-

высокие значения удельной поверхности продукта

ковых соединений, включающих гидроксиды, окси-

при прочих равных условиях проведения синтеза [12,

ды, сульфиды, селениды и ряд других соединений,

13]. Помимо природы предшественника на основные

а также композитов на их основе. В зависимости от

функциональные свойства графитоподобного нитри-

электронного строения этих веществ — ширины за-

да углерода большое влияние оказывают температура

прещенной зоны, положения валентной зоны и зоны

и режим отжига. Однако систематических исследова-

проводимости — фотокаталитические реакции могут

ний влияния этих факторов на процесс формирования

быть индуцированы излучением как видимой, так

и свойства g-C₃N₄ ранее не проводилось.

и ультрафиолетовой области спектра. В последнем

Цель работы — исследование возможности полу-

случае наибольшее распространение получили ка-

чения нанопорошков g-C₃N₄ термической обработкой

талитические материалы на основе диоксида титана

карбамида на воздухе и изучение их фотокаталитиче-

и композитов на его основе [2], которые часто ис-

ских характеристик в зависимости от условий синтеза.

пользуют в качестве образцов сравнения для оценки

фотокаталитической активности других веществ раз-

Экспериментальная часть

личного состава и строения. Однако при рассмотре-

нии вопроса эффективного использования солнечного

Нанопорошки графитоподобного нитрида углеро-

света большую важность имеет разработка фотока-

да g-C₃N₄ были получены термической обработкой

талитических материалов, которые функционируют

карбамида CH₄N₂O (х.ч.) в воздушной среде анало-

под действием видимого света. Это связано с тем,

гично методике [14, 15]. В результате термообработки

что в спектре солнечного излучения на УФ-диапазон

была получена серия из трех порошков бледно-жел-

приходится только 4-5% энергии, в то время как на

того цвета.

видимую часть — около 40% [3]. Среди материалов,

Микроструктуру полученных композиций опреде-

которые проявляют активность под действием види-

ляли с помощью сканирующей электронной микро-

мого излучения, можно выделить графитоподобный

скопии на растровом электронном микроскопе Tescan

нитрид углерода (g-C₃N₄). Это вещество имеет гек-

Vega 3 SBH.

сагональную кристаллическую структуру, высокую

Фазовый состав полученных порошков был иссле-

химическую стабильность, поглощает излучение в

дован методом рентгеновской дифрактометрии с ис-

видимой области спектра (ширина запрещенной зоны

пользованием многофункционального дифрактометра

2.7-2.9 эВ), не содержит в своем составе атомов бла-

Rigaku SmartLab 3 (CuKα-излучение, λ = 0.154051 нм).

городных и редкоземельных металлов и проявляет не-

Измерения были проведены в интервале углов Брэгга

обычайно высокую фотокаталитическую активность

5-80° с шагом сканирования 0.01° и временем съемки

в процессах, индуцируемых действием видимого

в точке — 1 с.

излучения [4, 5]. По указанным выше причинам гра-

Синхронный термический анализ выполнен в ре-

фитоподобный нитрид углерода все чаще рассматри-

жиме дифференциальный термический анализ-тер-

вается в качестве альтернативы фотокаталитическим

мическая гравиметрия (ДТА/ТГ) в интервале тем-

материалам на основе диоксида титана и активно ис-

ператур 25-900°С с использованием дериватографа

следуется возможность его широкого практического

Shimadzu TG-60.

использования.

ИК-спектры образцов были получены на Фурье-

Основным методом получения g-C₃N₄ в форме

ИК-спектрометре Shimadzu IRTracer-100 с пристав-

нанопорошков является термолиз различных органи-

кой НПВО Specac в диапазоне волновых чисел 350-

ческих предшественников на воздухе или в инертной

4000 см^-1 с использованием алмазного кристалла с

атмосфере — меламина, мочевины, тиомочевины и

глубиной проникновения излучения 2 мкм под углом

дициандиамида [6-9]. Однако также используются

45°.

492

Чебаненко М. И. и др.

Удельная поверхность и пористость образцов

(AEROXIDE P25). За счет эффекта фотосенсибили-

были определены методом низкотемпературной

зации и остающегося на высоком уровне разделения

адсорбции-десорбции азота с помощью прибора

электронно-дырочных пар ранее неактивный под

Micromeritics ASAP 2020 Surface Area and Porosity

видимым излучением AEROXIDE P25 проявляет ак-

Analyzer. Анализ проводили при температуре жид-

тивность на уровне известных фотокатализаторов

кого азота (77 K).

видимого излучения, что позволило использовать его

Плотность полученных образцов измеряли с по-

в качестве фотокатализатора сравнения.

мощью гелиевого пикнометра Quantachrome Ultra

Pycnometer 1000 в ячейке объемом 10 см³.

Обсуждение результатов

Спектры ЭСДО образцов получали с использо-

ванием спектрофотометра Specord 200 в области

Исследование характера химических и фазовых

350-700 нм, оснащенного интегрирующей сферой,

превращений, происходящих при термической обра-

позволяющей снимать спектры относительно опти-

ботке карбамида на воздухе, было проведено методом

ческого эталона — спектралона.

синхронного термического анализа (рис. 1). На ос-

Исследование фотокаталитической активности по-

новании сопоставления термических эффектов и эф-

лученных образцов проводили в стеклянном реакторе

фектов потери массы установлено, что формирование

при комнатной температуре под действием видимого

g-C₃N₄ из карбамида происходит через следующие

света от линейной галогеновой лампы J118/R7s мощ-

основные стадии [6, 16]:

ностью 150 Вт с использованием УФ-светофильтра

I — плавление карбамида (CH₄N₂O) — узкий ин-

(λ ≥ 420 нм). Для предотвращения неконтролируемого

тенсивный эндотермический эффект при температуре

нагрева реакционного раствора от источника света

137°C, который не сопровождается потерей массы;

использовалось водяное охлаждение. Перед началом

эксперимента суспензию выдерживали в темноте

при постоянном перемешивании в течение 50 мин

для установления адсорбционно-десорбционного

равновесия между красителем и фотокатализатором.

Действию видимого света подвергался раствор объе-

мом 1 л, в котором было растворено 0.03 г мурексида

(NH₄C₈H₄N₅O₆) и распределено 0.1 г фотокатализа-

тора (g-C₃N₄). Концентрацию мурексида в раство-

ре определяли спектрофотометрически с использо-

ванием двухлучевого спектрофотометра Shimadzu

UV-1800 при анализе равных объемов раствора, от-

бираемых каждые 30 мин после начала облучения.

Фотокаталитическую активность образцов определя-

ли на основании снижения относительной концентра-

ции мурексида в реакционном растворе. Результаты

испытания полученных в работе образцов сравнивали

с результатами испытания коммерчески доступного

фотокатализатора на основе диоксида титана (TiO₂)

AEROXIDE P25 с удельной поверхностью 62 м²·г^-1;

масса TiO₂ составляла 0.1 г, остальные условия экспе-

римента были аналогичны условиям экспериментов

с g-C₃N₄. Как известно, AEROXIDE P25, в основе

которого находится рутильная и анатазная форма

диоксида титана, фотокаталитически активен только

под действием ультрафиолетового излучения, однако

в случае протекания процессов фотодеградации азо-

соединений, к которым относится использованный

в данной работе краситель мурексид, наблюдается

Рис. 1. Результаты синхронного термического анализа

эффект фотосенсибилизации, проявляющийся при

(ДТА-ТГ-ДТГ) порошка карбамида в воздушной ат-

сорбции красителя на поверхности диоксида титана

мосфере.

Получение нанопорошков графитоподобного нитрида углерода...

493

II — разложение карбамида до биурета

(C₂H₅N₃O₂) — широкий интенсивный эндотерми-

ческий эффект при температуре 226°C, сопровожда-

ющийся широким интенсивным эффектом потери

массы при 220°C;

III — разложение биурета до меламина

(C₃H₆N₆) — узкий интенсивный эндотермический эф-

фект при температуре 234°C, сопровождающийся уз-

ким интенсивным эффектом потери массы при 230°C;

IV — разложение меламина до мелама

(C₆H₉N₁₁) — широкий интенсивный эндотермиче-

ский эффект при температуре 364°C, сопровожда-

ющийся широким интенсивным эффектом потери

массы при 364°C;

V — разложение мелама до мелема (C₆H₆N₁₀) —

малоинтенсивный эндотермический эффект при тем-

пературе 384°C, сопровождающийся малозаметным

Рис. 2. Рентгеновские дифрактограммы образцов

эффектом потери массы;

g-C₃N₄, полученных при обработке карбамида при тем-

VI — разложение мелема до мелона (C₆H₃N₉) —

пературах 450 (а), 500 (б) и 550°С (в).

эндотермический эффект при температуре 413°C,

сопровождающийся эффектом потери массы при

выбрана на основе анализа литературных данных [14]

419°C;

и составила 30 мин.

VII — разложение мелона до нитрида углерода

Порошки, полученные термической обработкой

(C₃N₄) — малоинтенсивный эндотермический эффект

карбамида при 450, 500 и 550°С в течение 30 мин

при температуре 445°C, сопровождающийся малоза-

на воздухе, исследовали методом рентгеновской

метным эффектом потери массы.

дифрактометрии (рис. 2). Согласно представленным

На основании анализа полученных результатов

результатам на дифрактограммах всех полученных

предложена следующая схема формирования нитри-

порошков фиксируются рентгеновские рефлексы при

да углерода из карбамида: CH₄N₂O (карбамид) →

углах Брэгга ~13.1 и 27.5°, соответствующие индек-

→ C₂H₅N₃O₂ (биурет) → C₃H₆N₆ (меламин) →

сам Миллера (100) и (002) графитоподобного нитрида

→ C₆H₉N₁₁ (мелам) → C₆H₆N₁₀ (мелем) → C₆H₃N₉

углерода [19]. Дифракция рентгеновского излучения

(мелон) → C₃N₄ (нитрид углерода) [17, 18].

при этом происходит с основных структурных эле-

Анализ ТГ-зависимости свидетельствует о том,

ментов g-C₃N₄ — трис-триазиновых блоков и сопря-

что выход нитрида углерода по отношению к исход-

женных с ними ароматических колец [8].

ному карбамиду в результате его термообработки на

Уширение основных линий рентгеновской диф-

воздухе составляет около 2 мас%, а полное превра-

ракции g-C₃N₄ снижается с ростом температуры

щение заканчивается при температуре около 450°С, о

обработки карбамида. Средний размер области ко-

чем свидетельствует отсутствие изменения массы ис-

герентного рассеяния, определенный по уширению

следуемого образца. На основании этих результатов

рефлекса (002), составляет 4.1, 3.4 и 2.8 нм для тем-

были выбраны три температуры 450, 500 и 550°С, при

ператур обработки 450, 500 и 550°С соответственно.

которых производилась последующая термообработ-

С ростом температуры обработки также повышаются

ка порошка карбамида с целью получения нитрида

интенсивности основных рентгеновских рефлексов,

углерода. Продолжительность этого процесса была

что свидетельствует об упорядочении кристалличе-

Физико-химические характеристики нанопорошков g-C₃N₄

Температура

Пикнометрическая

Удельная

Суммарный объем

Средняя ширина

Ширина

синтеза, °С

плотность, г·см^-3

поверхность, м²·г^-1

пор, см³·г^-1

пор, нм

запрещенной зоны, эВ

450

2.06

43.3

0.07

6.6

2.94

500

2.07

51.9

0.09

7.5

2.95

550

2.13

58.6

0.20

13.8

2.93

494

Чебаненко М. И. и др.

ской структуры графитоподобного нитрида углерода.

Это также подтверждается результатами гелиевой

пикнометрии образцов g-C₃N₄ (см. таблицу), которые

свидетельствуют о повышении плотности образцов с

ростом температуры их синтеза.

Химический состав и структура поверхности син-

тезированных нанопорошков g-C₃N₄ была исследова-

на методом ИК-спектроскопии (рис. 3). Интенсивные

полосы поглощения при 3174 и 1631 см^-1 отвечают

валентным и деформационным колебаниям связей

O-H в молекулах физически сорбированной воды.

Все остальные наиболее интенсивные полосы по-

глощения могут быть отнесены к колебаниям связей

в структуре g-C₃N₄: интенсивная широкая полоса

поглощения в области 3174 см^-1 отвечает валентным

колебаниям связей N-H; интенсивная полоса по-

глощения при 804 см^-1 и малоинтенсивные полосы

Рис. 3. ИК-спектры пропускания образцов g-C₃N₄, по-

поглощения с максимумами при волновых числах от

лученных при обработке карбамида при температурах

1554 до 1234 см^-1 соответствуют деформационным

450 (а), 500 (б) и 550°С (в).

и валентным колебаниям связей C-N гептазиново-

го кольца [16]. На полученных спектрах в области

волновых чисел 2260-2000 см^-1 также наблюдаются

люцией поровой структуры g-C₃N₄, о чем свидетель-

шумы, связанные с присутствием в камере прибора

ствует практически трехкратный рост суммарного

углекислого газа (CO₂) из воздуха, которые не отно-

объема пор с 0.07 до 0.20 см³·г^-1, а также увеличение

сятся к исследуемому образцу.

средней ширины пор с 6.6 до 13.8 нм (см. таблицу)

Морфология нанопорошков g-C₃N₄, полученных

при указанном выше росте температуры синтеза.

при термообработке при 550°С в течение 30 мин,

Эволюция поровой структуры сопровождается из-

была исследована методом сканирующей электрон-

менением распределения пор по размерам (рис. 5).

ной микроскопии (рис. 4). Полученное вещество

Полученные зависимости позволяют предположить

представляет собой субмикрометровые частицы

(рис. 4, а, б), состоящие из более мелких фрагментов

g-C₃N₄ c искривленной слоистой морфологией. Эти

фрагменты сильно агломерированы между собой и

даже после ультразвуковой обработки, использован-

ной при подготовке образца к сканирующей элек-

тронной микроскопии, остаются в составе крупных

частиц с развитой поверхностью и сравнительно вы-

сокой пористостью.

Количественные характеристики удельной по-

верхности и пористости полученных нанопорошков

g-C₃N₄ были определены по результатам низкотем-

пературной адсорбции-десорбции азота (рис. 5).

Полученные изотермы (рис. 5) адсорбции по форме

соответствуют изотермам II типа по классификации

ИЮПАК и характеризуют исследуемый материал как

мезопористый. С ростом температуры синтеза гра-

фитоподобного нитрида углерода объем адсорбиру-

ющегося на поверхности нанопорошков азота растет.

Значения удельной поверхности исследуемых об-

разцов увеличиваются от 43.3 до 58.6 м²·г^-1 с ростом

Рис. 4. Результаты сканирующей электронной микро-

температуры синтеза от 450 до 550°С (см. таблицу).

скопии образца g-C₃N₄, полученного при обработке

Это изменение удельной поверхности связано с эво-

карбамида при температуре 550°С.

Получение нанопорошков графитоподобного нитрида углерода...

495

структура образцов и развивается его удельная по-

верхность.

Расчет ширины запрещенной зоны полученных

нанопорошков g-C₃N₄ был выполнен на основании

обработки электронных спектров диффузного отра-

жения (рис. 6, а). Край полосы поглощения образцов

представлен в виде суперпозиции полос, описывае-

мых распределением Ферми-Дирака [20]. На основа-

нии математической обработки полученных спектров

для всех образцов по указанной методике были рас-

считаны значения E₀ (величина расщепления орби-

талей поверхностного комплекса), равные ~2.9 эВ,

которые можно сопоставить с шириной запрещенной

зоны твердых веществ E_g (см. таблицу), в то вре-

мя как ширина запрещенной зоны диоксида титана

Рис. 5. Изотермы адсорбции-десорбции и распреде-

составила 3.1 эВ. Изменение температуры синтеза

ление пор по размерам образцов g-C₃N₄, полученных

g-C₃N₄ от 450 до 550°С существенным образом не

при обработке карбамида при температурах 450, 500

повлияло на эту характеристику нанопорошков.

и 550°С.

Фотокаталитическая активность нанопорошков

g-C₃N₄ была исследована в реакции обесцвечивания

наличие в образцах двух типов пор — с размерами

водного раствора мурексида под действием видимого

10-30 и 30-75 нм. Первые, по-видимому, распола-

излучения (рис. 6, б). Для определения устойчивости

гаются между моно- и полислоями графитоподоб-

раствора красителя к видимому излучению был про-

ного нитрида углерода, а вторые находятся между

веден эксперимент без фотокатализатора, который

агломератами наночастиц g-C₃N₄. Рост объема пор

показал, что водный раствор мурексида не дегради-

с увеличением температуры синтеза графитоподоб-

рует под действием видимого света. Активность ис-

ного нитрида углерода за счет более полного удале-

следуемых образцов анализировалась по сравнению

ния остатков промежуточных продуктов приводит

с активностью коммерчески доступного нанопорошка

к увеличению доступной для сорбции поверхности

диоксида титана марки AEROXIDE P25. Согласно

образца. Тем самым формируется сложная пористая

представленным данным полное фотокаталитическое

Рис. 6. Электронные спектры диффузного отражения (а); результаты измерения фотокаталитической активности

образцов g-C₃N₄, полученных при обработке карбамида при температурах 450, 500 и 550°С, под действием види-

мого света; результаты эксперимента без фотокатализатора (только раствор мурексида) и фотокаталитического

эксперимента с диоксидом титана (AEROXIDE P25) (б).

496

Чебаненко М. И. и др.

обесцвечивание раствора мурексида в присутствии

Благодарности

нанопорошков g-C₃N₄ происходит через 300 мин

Представленные исследования были выполне-

воздействия видимого света, что на 120 мин хуже,

ны с использованием аналитического оборудования

чем результат для нанопорошка AEROXIDE P25.

Инжинирингового центра Санкт-Петербургского го-

Формы концентрационных зависимостей образцов

сударственного технологического института (техни-

g-C₃N₄ различаются между собой, и на протяжении

ческого университета).

фотокаталитического эксперимента скорость окисле-

ния мурексида увеличивается с ростом температуры

синтеза нанопорошков в ряду 550 > 500 > 450°C. Это

Конфликт интересов

может быть связано с различным вкладом скоростей

адсорбции реагента и десорбции продуктов фотока-

Н. В. Захарова заявляет, что она является ответ-

талитического окисления на поверхности образцов

ственным секретарем Журнала прикладной химии,

с различной пористой структурой в суммарную ско-

у остальных авторов конфликт интересов, требующий

рость исследуемого процесса. Однако финальная

раскрытия в данной статье, отсутствует.

часть концентрационных зависимостей сглаживает

эту разницу в фотокаталитической активности об-

разцов. С учетом близких значений удельных по-

Информация об авторах

верхностей нанопорошков g-C₃N₄ (43.3-58.6 м²·г^-1)

Чебаненко Мария Игоревна, ORCID: https://

и TiO₂ (62.0 м²·г^-1) можно заключить, что графито-

orcid.org/0000-0001-6386-0006

подобный нитрид углерода обладает более низкой

Захарова Наталия Владимировна, к.х.н., ORCID:

фотокаталитической активностью, чем диоксид ти-

https://orcid.org/0000-0001-7974-2012

тана. Поскольку g-C₃N₄ не содержит в своем составе

Попков Вадим Игоревич, к.х.н., ORCID: http://

атомов дорогостоящих металлов, как в случае с TiO₂,

orcid.org/0000-0003-3862-5041

более низкие фотокаталитические характеристики

нанопорошков графитоподобного нитрида углерода

могут быть компенсированы экономической целе-

Список литературы

сообразностью их использования в качестве основы

фотокаталитических материалов.

[1] Spasiano D., Marotta R., Malato S., Fernandez-

Ibañez P., Di Somma I. Solar photocatalysis: Materials,

reactors, some commercial, and pre-industrialized

Выводы

applications. A comprehensive approach // Appl. Catal.

B: Environmental. 2015. V. 170-171. P. 90-123. https://

Проведено комплексное исследование процессов

doi.org/10.1016/j.apcatb.2014.12.050

образования графитоподобного нитрида углерода в

[2] Василевская А. К., Попков В. И., Валеева А. А.,

условиях термической обработки карбамида и опре-

Ремпель А. А. Формирование наночастиц нестехи-

делены оптимальные температурные режимы синте-

ометрических оксидов титана (TinO2n-1) при тер-

за, обусловливающие возможность получения нано-

мообработке оксида титана и наночастиц анатаза

порошков g-C₃N₄ с высокоразвитой поверхностью.

в токе водорода// ЖПХ. 2016. Т. 89. № 8. С. 961-

Полученные результаты позволяют рассматривать

970 [Vasilevskaia A. K., Popkov V. I., Valeeva A. A.,

указанный подход к получению графитоподобного

Rempel A. A. Formation of nonstoichiometric titanium

нитрида углерода в качестве потенциальной основы

oxides nanoparticles (TinO2n-1) upon heat-treatments

of titanium hydroxide and anatase nanoparticles in a

технологии получения нанопорошков g-C₃N₄ с кон-

hydrogen flow // Russ. J. Appl. Chem. 2016. V. 89. N 8.

тролируемыми структурными, морфологическими,

P. 1211-1220.

адсорбционными и фотокаталитическими характе-

https://doi.org/10.1134/S1070427216080012 ].

ристиками. Высокая фотокаталитическая активность

[3] Fagan R., McCormack D. E., Dionysiou D. D.,

полученных нанопорошков графитоподобного нитри-

Pillai S. C. A review of solar and visible light active

да углерода и отсутствие в их составе дорогостоящих

TiO₂ photocatalysis for treating bacteria, cyanotoxins

элементов позволяет сделать вывод о возможных

and contaminants of emerging concern // Mater. Sci.

перспективах практического использования графито-

Semiconductor Processing. 2016. V. 42. P. 2-14. https://

подобного нитрида углерода в качестве эффективной

doi.org/10.1016/j.mssp.2015.07.052

и доступной основы каталитических материалов для

[4] Ilkaeva M.,

Krivtsov I.,

Bartashevich E.,

фотоиндуцируемых процессов возобновляемой энер-

Khainakov S. A., García J. R., Díaz E., Ordóñez S.

гетики, экологии и зеленой химии.

Carbon nitride assisted chemoselective C-H bond

Получение нанопорошков графитоподобного нитрида углерода...

497

photo-oxidation of alkylphenolethoxylates in water

and Related Mater. 2016. V. 66. P. 16-22. https://

medium // Green Chem. Lett. and Reviews. 2017.

doi.org/10.1016/j.diamond.2016.03.012

V. 19. N 18. P. 4299-4304.

[13] Chidhambaram N., Ravichandran K. Single step

https://doi.org/10.1039/C7GC01588G

transformation of urea into metal-free g-C₃N₄

[5] Kadi M. W., Mohamed R. M., Ismail A. A.,

nanoflakes for visible light photocatalytic

Bahnemann D. W. Decoration of mesoporous graphite-

applications // Mater. Lett. 2017. V. 207. P. 44-48.

like C₃N₄ nanosheets by NiS nanoparticles driven

https://doi.org/10.1016/j.matlet.2017.07.040

visible light for hydrogen evolution// Appl. Nanosci.

[14] Dong F., Wang Zh., Sun Y., Hob W.-K., Zhang H.

2018. V. 8. N 6. P. 1587-1596.

Engineering the nanoarchitecture and texture

https://doi.org/10.1007/s13204-018-0835-4

of polymeric carbon nitride semiconductor for

[6] Schaber P. M., Colson J., Higgins S., Thielen D.,

enhanced visible light photocatalytic activity // J.

Anspach B., Brauer J. Thermal decomposition

Colloid Interface Sci. 2013. V. 401. P. 70-79. https://

(pyrolysis) of urea in an open reaction vessel //

doi.org/10.1016/j.jcis.2013.03.034

Thermochim. Acta. 2004. V. 424. N 1-2. P. 131-142.

[15] Dong F., Liwen Wu L., Sun Y., Fu M., Wu Zh.,

https://doi.org/10.1016/j.tca.2004.05.018

Lee S. C. Efficient synthesis of polymeric g-C₃N₄

[7] Mo Z., She X., Li Y., Liu L., Huang L., Chen Z.,

layered materials as novel efficient visible light driven

Zhang Q., Xu H., Li H. Synthesis of g-C₃N₄ at different

photocatalysts // J. Mater. Chem. 2011. V. 21. N 39.

temperatures for superior visible/UV photocatalytic

P. 15171-15174. https://doi.org/10.1039/c1jm12844b

performance and photoelectrochemical sensing of MB

[16] Xu J., Li Y., Peng Sh., Lu G., Li Sh. Eosin Y-sensitized

solution // RSC Advances — Royal Soc. Chem. 2015.

graphitic carbon nitride fabricated by heating urea for

V. 5. N 123. P. 101552-101562.

visible light photocatalytic hydrogen evolution: The

https://doi.org/10.1039/C5RA19586A

effect of the pyrolysis temperature of urea // Phys.

[8] Wen J., Xie J., Chen X., Li X. A review on g-C₃N₄-

Chem. Chem. Phys. 2013. V. 15. N 20. P. 7657. https://

based photocatalysts // Appl. Surface Sci. 2017.

doi.org/10.1039/c3cp44687e

V. 391. P. 72-123.

[17] Lotsch B. V., Schnick W. Thermal conversion of

https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.07.030

guanylurea dicyanamide into graphitic carbon nitride

[9] Zhang J.-H., Hou Y.-J., Wang S.-J., Zhu X., Zhu Ch.-Y.,

via prototype CN_x precursors // Chem. Mater. 2005.

Wang Zh., Li Ch.-J., Jiang J.-J., Wang H.-P., Pan M.,

V. 17. P. 3976-3982.

Sua C-Y. A facile method for scalable synthesis of

https://doi.org/10.1021/cm050350q

ultrathin g-C₃N₄ nanosheets for efficient hydrogen

[18] Zhang Y., Liu J., Wua G., Chen W. Porous graphitic

production // J. Mater. Chem. A. 2018. V. 6. N 37.

carbon nitride synthesized via directly polymerization

P. 18252-18257. https://doi.org/10.1039/C8TA06726K

of urea for efficient sunlight-driven photocatalytic

[10] Ming L., Yue H., Xu L., Chen F. Hydrothermal

hydrogen production // Nanoscale. 2012. V. 4.

synthesis of oxidized g-C₃N₄ and its regulation of

P. 5300-5303. https://doi.org/10.1039/C2NR30948C

photocatalytic activity // J. Mater. Chem. A. 2014. V. 2.

[19] Ye S., Wang R., Wu M.-Z., Yuan Y.-P. A review on

N 45. P. 19145-19149.

g-C₃N₄ for photocatalytic water splitting and CO₂

https://doi.org/10.1039/C4TA04041D

reduction // Appl. Surface Sci. 2015. V. 358. P. 15-27.

[11] Khan A., Alama U., Razaa W., Bahnemannbc D.,

https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2015.08.173

Muneer M. One-pot, self-assembled hydrothermal

[20] Соснов Е. А., Малков А. А., Малыгин А. А. Новый

synthesis of 3D flower-like CuS/g-C₃N₄ composite

вариант обработки электронных спектров диффуз-

with enhanced photocatalytic activity under visible-

ного отражения // ЖФХ. 2009. Т. 83. № 4. С. 746-

light irradiation // J. Phys. Chem. Solids. 2018. V. 115.

752 [Sosnov E. A., Malkov A. A., Malygin A. A. A new

P. 59-68. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2017.10.032

approach to processing electronic diffuse reflectance

[12] Kharlamov A., Bondarenko M., Kharlamova G.,

spectra // Russ. J. Phys. Chem. A. 2009. V. 83. N 4.

Gubareni N. Features of the synthesis of carbon

P. 642-648.

nitride oxide (g-C₃N₄)O at urea pyrolysis // Diamond

https://doi.org/10.1134/s0036024409040219 ].