主要内容

能源问题和环境污染是全球性的紧迫挑战，而光催化技术是解决这些问题的可持续且环保的方案。光催化技术在环境修复和能源转换方面具有巨大潜力，关键在于开发高效的光催化剂，这些催化剂需要具备强大的光氧化还原能力、高效的电荷分离和迁移以及快速的表面反应能力。

碳氮材料因其多样而优异的性能而被公认为具有影响力的有机聚合物半导体。在这些材料中，PHI和PTI以其独特的结构而著称，是源自碳氮化物材料形成过程的衍生物。PHI和PTI不仅具有氮化碳材料的固有特性，如电子结构、热稳定性等，而且还表现出其独特的属性，如可调的晶体结构、独特的电荷特性和趋光性，这些在光催化反应中起着关键作用。此外，PHI和PTI的出色可调性使得构建各种高度可定制的复合光催化剂成为可能，可以控制成分、晶面、结晶度、形态等。这些独特的特性使PHI和PTI成为有前途的半导体材料，在各种光催化应用中具有巨大的潜力。

加拿大卡尔加里大学胡劲光教授团队联合中国科学院大连化学物理研究所李仁贵研究员讨论了PHI和PTI的结构特点、形成机制和物理化学特性。它还探讨了它们的能带结构与光催化反应之间的关系，并概述了合成PHI和PTI的方法以及用于识别它们的技术。此外，文中总结了提升这两种材料光催化性能的策略，并讨论了它们在不同光催化应用中的优势。最后，文章强调了PHI和PTI作为光催化剂的潜力和面临的挑战。

与传统的碳和氮材料相比，PHI和PTI都表现出优异的物理化学性能，包括独特的晶体结构、压电性能、π-π相互作用、充电性能、趋光性能和离子交换性能。其中，PHI和PTI专为光催化分解水而设计的特定晶体结构和离子交换性质最具吸引力；再者，这些特性使得构建用于特定有机反应的光催化剂成为可能。尽管PHI和PTI在光催化的各个领域都有应用，并取得了令人瞩目的进展，但它们仍处于起步阶段，未来面临重大挑战。

这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition上，文章的第一作者是加拿大卡尔加里大学博士后景立权和李政。