石墨相碳化氮(g-C3N4)纳米材料在分析化学中的应用进展

刘 勤，曹玉娟，朱德斌，郭慢丽，俞 英

(华南师范大学 化学与环境学院，广州生物医药分析化学重点实验室，广东 广州 510006)

图1 g-C3N4可能的2种化学结构Fig.1 Two possible chemical structures of g-C3N4

石墨相碳化氮(g-C3N4)是碳氮化物的几种同素异形体之一，由Berzelius首次合成，1834年被Liebig命名为“melon”[1]。它具有和石墨相似的层状结构[2]，层与层之间通过范德华力结合，层内由强共价C—N键组成，可能的二维(2D)结构为三嗪基(图1A)和三-s-三嗪基(图1B)2种[3]。通过X射线衍射和中子散射法研究发现[1]，三-s-三嗪环框架拓扑结构的g-C3N4具有更高的热稳定性(在空气中高达600 ℃)、耐化学侵蚀性(酸、碱、有机溶剂)，以及优异的电子能带结构。

g-C3N4的禁带宽度为2.7 eV，可以有效地分离光生电子-空穴对，光催化效率高，适用于光催化、光伏太阳能电池和电化学传感器等领域[4]。三-s-三嗪环框架拓扑结构的g-C3N4可以发射荧光，尤其是当被剥离成纳米片层或量子点时，由于纳米材料特殊的尺寸效应而表现出高光稳定性、高量子产率、抗光漂白等良好的光学性能，可增强信号响应，提高方法灵敏度[5]。而且，g-C3N4不含金属，毒性低、生物相容性好[6-7]，在生物成像[8]和光学传感器[9-11]中具有良好的应用潜力。结合g-C3N4良好的电学和光学性能可开发出用于替代传统检测方法的新型电化学发光或光电传感器，背景干扰小，方法灵敏度高。

图2 富含g-C3N4家族从块体到量子点的形态和尺寸范围[4]Fig.2 Rich morphologies of the g-C3N4 family with dimensions ranging from bulk to quantum dots[4]

1 石墨相碳化氮材料的分类

合成路线、冷凝温度以及本体材料的组成和形态是确定所获得g-C3N4物质结构和形态的重要因素，所需特定微/纳米结构依其功能而定，包括介孔结构、纳米片、膜、纳米棒和量子点等，由此产生了具有丰富微/纳米结构和多种形态的g-C3N4家族(图2)[4]。

1.1 块状g-C3N4

块状g-C3N4通常用作与其他形态比较的基准材料，可以简单通过各种富氮前体而不是通过直接C—C键的热缩合而获得，如氰胺、双氰胺、脲、三聚氰胺、硫脲或混合物[12-16]。将氰胺在550 ℃下加热3 h，并在该温度下于空气中保持4 h即可获得块状g-C3N4[17]。该途径制备的块状g-C3N4材料表面积通常低于10 m2·g-1，制约了其应用范围。

1.2 介孔g-C3N4

块状g-C3N4表面积低、活性低，制备介孔氮化碳(mpg-C3N4)是提高g-C3N4活性和表面积的有效方法之一。与传统的g-C3N4相比，mpg-C3N4具有丰富的介孔和更高的比表面积。同时，mpg-C3N4可以暴露出更多活性位点，增强活性，扩大其在催化反应性能中的应用范围[18]。而且，mpg-C3N4与含有理想带隙的半导体结合，可进一步增大mpg-C3N4的吸收范围[19]，提高g-C3N4的活性和应用范围。

1.3 g-C3N4片层

大多数二维(2D)纳米材料的原子层之间有强相互作用，几乎不分散在多数溶剂中，包括醇、水和一些其他有机溶剂[20]。与块体g-C3N4相比，超薄二维g-C3N4纳米片层(CNNSs)的稳定性更高、水溶性更好、带隙更宽、表面积更大，同时还具有高量子产率、良好生物相容性和无毒性的固有荧光，这意味着CNNSs是生物成像应用中具有潜力的候选者。

1.4 g-C3N4量子点(g-C3N4 QDs)

与传统量子点(QDs)相比，g-C3N4QDs具有高荧光、高水溶性和低毒性等特点。通过牺牲模板在介孔二氧化硅主体基质中合成的g-C3N4QDs，与其大体积的对应物相比，QDs显示出蓝色光致发光性能[21]。不仅如此，g-C3N4QDs还可进行掺杂加工[22]和纳米复合改性[23]，增强光电效率和扩大荧光光谱范围，并成功应用于太阳能块体异质结聚合物电池和荧光成像，在生物分析、电池及光电等领域具有良好的应用前景。

1.5 g-C3N4复合物

g-C3N4可通过与金属氧化物(如TiO2、ZnO、WO3、Cu2O、In2O3、Fe2O3、CdS、BiVO4)、石墨烯、聚吡咯和碳量子点复合来提高其物理化学性能，扩大应用范围。而且，不同复合材料带来的性能可叠加。如Co-Pi与g-C3N4复合形成的Co-Pi/g-C3N4复合材料在可见光区域表现出更强的吸收能力[24]，并可显著增强H2和O2的催化活性[25]。g-C3N4与Bi2WO6复合得到的g-C3N4/Bi2WO6在可见光照射下，对甲基橙(MO)的光催化性能比纯g-C3N4和Bi2WO6均显著增强[26]。

一般而言，通过机械剥离或化学氧化剥离等自上而下方法，以及化学气相沉积或溶剂热合成等自下而上方法均可方便地制备g-C3N4纳米材料(包括零维量子点和二维纳米片)，它们在(光)催化方面的应用研究较多[27-29]。本文重点介绍g-C3N4纳米材料在电化学分析以及光分析、分离分析领域中的应用进展。

2 石墨相碳化氮材料的应用

g-C3N4具有高电子传输效率、高量子产率和高光稳定性等优点，可以增强光/电化学信号响应，提高检测方法的灵敏度。且其不含金属，毒性低和生物相容性好，在生物成像和生物传感器中应用广泛。另外，g-C3N4还具有吸附性能，尤其是对金属离子和有机芳族化合物具有优异的吸附能力，在分离中具有良好的应用潜力。

2.1 g-C3N4纳米材料在电化学分析中的应用

g-C3N4在电化学分析中具有广泛的应用，不仅自身可作为电极修饰材料对环境污染物进行灵敏检测，还可与其他材料复合用于电化学、光电化学传感器的平台构建。这种复合材料对重金属离子、生物分子和药物等进行快速检测时，表现出低检出限、宽线性范围，以及优异的选择性和重现性(表1)。

表1 不同g-C3N4材料的电化学分析应用Table 1 Electrochemistry analysis of differentg-C3N4 materials

通过掺杂金属纳米粒子和金属氧化物,与有机物形成共聚合物，或与石墨烯、碳纳米管形成复合材料可提高g-C3N4材料的导电性。由超薄(UT)g-C3N4与Ag纳米粒子复合形成UT-g-C3N4/Ag杂化物修饰的玻碳电极，对L-酪氨酸(L-Tyrosine)的检出限为1.40×10-7mol·L-1。与UT-g-C3N4和块体材料g-C3N4相比，UT-g-C3N4/Ag杂交体还显示出更快的电子转移速率[35]。本课题组将纳米金、g-C3N4片和巯基环糊精复合，用于检测环境水中的邻氯苯酚，其检出限低至0.5 nmol·L-1[32]。g-C3N4纳米片、Fe2O3和Cu 3种组分复合可共同增强非酶葡萄糖检测的电化学性能[36]。如g-C3N4/Fe2O3-Cu修饰电极可检测0.6～2.0 mmol·L-1范围内的葡萄糖(Glucose)，检出限为0.3 μmol·L-1。当以石墨烯类含硫石墨氮化碳(S-GCN)纳米片层修饰电极时，采用差分脉冲伏安法(DPV)检测4-硝基苯酚(4-NP)的检出限可达1.6 nmol·L-1；而且，在0.1 mol·L-1乙酸盐缓冲液(ABS，pH=5.5)中表现出更高的灵敏度[37]。另外，新型夹心状g-C3N4纳米片层/聚吡咯(PPy)(g-C3N4/PPy)纳米复合材料，具有较大的比表面积和较高的比电容，循环可靠性和倍率性能[38]。

基于g-C3N4材料的生物传感器具有低成本、高灵敏度和高稳定性的特点。以羟基柱[5]芳烃@金纳米颗粒@石墨氮化碳(HP5@AuNP@G-C3N4)混合纳米材料作为仿生元件，构建的高性能电化学免疫传感器具有成本低、制备简单和快速检测的竞争优势，且具有显著的稳定性、超灵敏度以及优异的选择性和重现性。对前列腺特异性抗原(PSA)的检出限和线性范围分别为0.12 pg·mL-1和0.000 5～10.00 ng·mL-1[39]。Sun等[40]用壳聚糖将一抗固定在电极表面，采用纳米银敏化的g-C3N4纳米片层(Ag/g-C3N4)负载二抗作为信号探针，构建的电化学免疫传感器可用于检测糖-蛋白抗原CA 19-9，在癌症的早期诊断中具有良好的应用前景。

2.1.2 光电传感g-C3N4材料具有合适的禁带宽度、良好的光学性质，在光电传感器方面具有良好的应用潜力。Tabrizi等[41]采用g-C3N4和二氧化钛(TiO2)作为光活性纳米材料，以抗坏血酸(AA)为供电子，制备的用于虾原肌球蛋白测定的可见光驱动光电化学(PEC)适体传感器的检测范围为1～400 ng·mL-1，检出限为0.23 ng·mL-1。当g-C3N4材料与其他纳米材料进一步复合后，可表现出更好的选择性、灵敏度和良好的稳定性。

(1)与纳米TiO2形成复合材料：TiO2是常用的纳米光电材料，其禁带宽度3.2 eV，对紫外光具有很好的敏感性；g-C3N4的禁带宽度2.7 eV，属于可见光区的光电敏感材料，当二者复合时，可显著提高在可见光区的光敏性。如MoS2/g-C3N4/TiO2异质结构可作为光活性材料用于信号放大，与携带Histostar抗体(Histostar @ AuNP)的金纳米颗粒构建光电传感器后，microRNA-396a检测浓度范围为0.5～5 000 fmol·L-1，检出限低至0.13 fmol·L-1(图3)[42]。在纳米TiO2和g-C3N4复合材料中掺杂纳米金、无机元素等材料也可提高复合材料的光电活性。将TiO2作为磷酸基识别材料，g-C3N4作为光活性材料，与金纳米粒子修饰的沸石咪唑酯骨架(Au-ZIF-8)构建的生物传感器，具有底物肽固定和信号放大功能，用于蛋白激酶(PKA)活性测定，检出限为0.02 U·mL-1[43]。Mohamed等[44]对C掺杂g-C3N4(CCN)和C,N共掺杂TiO2的机制(C-doped g-C3N4@C,N co-doped TiO2)，及核-壳纳米结构异质结的形成进行了研究。结果表明，生物模板核-壳纳米结构异质结光催化剂使光诱导电子-空穴分离效率显著增加，如光电化学和光致发光。将B掺杂的g-C3N4和TiO2纳米棒复合(BCN/TiO2)，不仅可提高材料在可见光区的光敏性，还可提高电荷分离和转移效率，提高复合材料的光电和电化学活性[45]。

图3 生物传感器构建过程(A)和PEC生物传感器(B)的光电流产生机制的示意图[42]Fig.3 Schematic illustration of the biosensor construction process(A) and the photocurrent generation mechanism of the PEC biosensor(B)[42]

(2)与Ⅱ～Ⅵ半导体量子点形成复合材料：Ⅱ～Ⅵ半导体量子点是光电传感器中常见的光敏材料。通常单一半导体量子点的光电转化效率较低，需将不同禁带宽度的材料复合得到光电复合材料。当金纳米粒子(AuNPs)修饰g-C3N4(AuNPs/g-C3N4)后，CdTe QD与AuNPs/g-C3N4之间具有匹配能级，通过碱性磷酸酶(ALP)原位化学催化产生抗坏血酸(AA)作为电子供应体，可以增强其光电流响应，实现PEC测定的有效双信号开启模式[46]。

Li等[47]将CdSe量子点作为高效敏化剂，三元TiO2/g-C3N4/CdS纳米复合材料作为传感基质，当两者紧密接触时产生增强的光电流响应。这种PEC平台对T4多核苷酸激酶(T4 PNK)显示出0.000 1～0.02 U·mL-1的宽线性范围,检出限低至6.9×10-5U·mL-1。g-C3N4和金纳米颗粒(AuNPs)复合，既可用作PEC活性物质，也可用作肽固定载体用于蛋白激酶A(PKA)活性的灵敏分析检测，检出限为0.017 unit·mL-1[48]。聚吡咯(PPy)纳米颗粒能更有效分离光生电荷，增大光电流，采用CdS/PPy/g-C3N4纳米复合材料构建光电传感器可实现腺苷(Adenosine)的无标记检测，检出限可达0.1 nmol·L-1[49]。

(3)其他复合材料：g-C3N4和MoS2之间可形成2D/2D异质结，促进光生电子-空穴对分离，使光电流增强[50]。当CdSe QD与g-C3N4/MoS2修饰电极表面紧密接触时，可灵敏检测ssDNA，检出限低至0.32 pmol·L-1。Au纳米颗粒修饰的磷掺杂多孔超薄g-C3N4纳米片(Au/PCN-S)可检测土霉素(OTC)，检出限为0.34 nmol·L-1[51]。g-C3N4还可与石墨烯量子点复合，以金纳米粒子作为DNA探针固定底物，用DNA生物素标记适体，从而灵敏检测玉米素(Zeatin)[52]。

2.2 g-C3N4纳米材料在光学分析中的应用

2.2.1 荧光分析g-C3N4具有良好的光学活性、量子产率高，在光学分析尤其是荧光分析中受到越来越多的关注。一方面可利用g-C3N4自身的荧光性能构建荧光传感器，用于重金属离子、生物分子检测或细胞内成像；另一方面g-C3N4具有类似石墨烯的结构和性质，可通过光激电子转移猝灭荧光团，构建多类型荧光传感器(表2)。用于生物分子的定量检测或成像分析。

表2 不同g-C3N4材料的荧光分析应用Table 2 Fluorescence analysis of different g-C3N4 materials

图4 g-C3N4纳米荧光传感器检测环境水中的Cu2+离子[58]Fig.4 g-C3N4 nano-fluorescence sensor for detecting Cu2+ ions in environmental water[58]

(1)g-C3N4作为发光基团：当金属离子和g-C3N4配位作用后，金属离子阻止了导带(CB)和价带(VB)之间的电子跃迁，CB上的电子和金属离子之间发生电子转移，导致g-C3N4纳米片或量子点发生荧光猝灭(图4)。基于g-C3N4和金属离子之间的配位作用可进行能量共振转移(FRET)，无需标记，从而可直接构建一系列“turn-off”荧光传感器，用以灵敏检测重金属离子，如Hg2+[53]、Cu2+[54]、Ag+[55]和Fe3+[56-57]。此类型传感器也可检测生物分子。直接采用g-C3N4纳米片作为荧光传感器检测环境水中的Cu2+离子，其检出限为0.5 nmol·L-1；而将g-C3N4纳米片制成试纸型传感器检测水样中的Cu2+，裸眼检出限即可达到0.1 nmol·L-1[58]。同时，通过猝灭g-C3N4纳米片的荧光也能够有效地检测水溶液中的Cr6+，检出限为0.06 μmol·L-1[59]。多孔结构的S掺杂g-C3N4针孔纳米片(SCNPNS)可用于Ag+的荧光传感和染料的可见光光催化。Ag+-SCNPNS复合物的光诱导电子转移能使荧光显著猝灭，SCNPNS表现出对Ag+的高灵敏度和选择性响应，检出限为57 nmol·L-1。此外，SCNPNS在可见光下180 min内可实现90%的阳离子亚甲基蓝(MB)染料的降解，且该方法成本低、易于制备[55]。细胞色素C(Cyt c)的适配体吸附到g-C3N4纳米片表面时可导致其荧光猝灭，而Cyt c可迅速恢复g-C3N4荧光，Salehnia等据此建立了Cyt c的快速高灵敏定量检测方法，检出限为2.6 nmol·L-1[60]。

利用金属离子对g-C3N4纳米片或量子点的猝灭作用，可构建“turn-on”型荧光传感器，间接测定对金属离子有更强配位作用、或能与金属离子发生化学反应而破坏金属离子和g-C3N4之间配位作用的有机或生物分子。利用g-C3N4-MnO2纳米复合物可快速和选择性地检测血液或尿液中的H2O2和葡萄糖(Glucose)[61]，对H2O2和Glucose的检出限均为1.5 μmol·L-1，在糖尿病研究和临床诊断方面具有良好的应用前景。Rong等[62]通过氧化还原反应构建“turn-on”型荧光传感器，实现了Cr6+和抗坏血酸(AA)的双检测，其中Cr6+的检出限为0.15 μmol·L-1，抗坏血酸的检出限为0.13 μmol·L-1。磷、氧掺杂的g-C3N4量子点(P,O-g-C3N4纳米点)可发射强蓝色荧光，量子产率为90.2%，抗漂白性高，基于Cu2+对P,O-g-C3N4量子点的猝灭作用，可用于Cu2+和乙酰硫代胆碱(ATCh)的高灵敏检测。Cu2+的检出限可达2 nmol·L-1；而加入ATCh后，荧光恢复，ATCh的检出限为0.01 mU·mL-1[63]。

基于g-C3N4的荧光发光性能，还可构建“on-off-on”型荧光传感器，实现多种物质同体系检测。Wang等[64]发现高荧光量子产率氧、硫共掺杂的g-C3N4量子点(OS-g-C3N4-dots)可特异性结合Cu2+和Ag+，伴随着“turn-off”荧光响应。同时，OS-g-C3N4-dots/Ag+显示出对生物硫醇(HCy、Cys和GSH)特异的“turn-on”荧光响应。基于此，构建了OS-g-C3N4-dots的“on-off-on”荧光响应的多功能传感平台，用于检测Cu2+、Ag+和生物硫醇。在最佳条件下，Cu2+、Ag+、HCy、Cys和GSH的检出限分别低至7.0×10-10、2.0×10-9、1.0×10-8、1.0×10-8、8.4×10-9mol·L-1，对实际样品中Cu2+、Ag+和生物硫醇的测定也具有良好的灵敏度和选择性。超薄g-C3N4NNs与Fe3+也可构建“on-off-on”型荧光传感器[65]。Fe3+可猝灭g-C3N4NNs的荧光，而Fe3+与抗坏血酸(AA)之间的氧化还原反应可使荧光恢复。该传感器对Fe3+的检出限为4 nmol·L-1，AA的检出限为5.3 nmol·L-1。Duan等[66]基于g-C3N4纳米片开发了6-硫鸟嘌呤(6-TG)和Hg2+的简便荧光“on-off-on”方法，其中6-TG作为猝灭剂，Hg2+作恢复开关。6-TG和Hg2+的检出限分别为65、37 nmol·L-1。

(2)细胞成像分析：水溶性g-C3N4材料具有良好的生物相容性，可用于生物细胞成像分析。与g-C3N4纳米片相比，g-C3N4量子点似乎更适用于细胞成像分析，也可作为细胞多色成像的荧光探针[67]。石墨氮化碳量子点(g-CNQD)与抗肿瘤药物多柔比星(DOX)非共价作用后，g-CNQDs和DOX的固有荧光为药物递送系统(g-CNQDs-DOX)提供了双色成像，可用于示踪g-CNQDs和DOX在细胞内的位置[68]。g-C3N4量子点用于细胞双光子成像的效果可与商用试剂DAPI相媲美，展现出在生物医药、深层组织成像领域的具大应用潜力[69]。

(3)作为荧光猝灭剂：同石墨烯类似，g-C3N4纳米材料也可以通过光激电子转移来猝灭荧光团，从而构建“turn-on”型荧光传感器并在癌细胞识别、DNA和microRNA检测中得到良好的应用。通常，单链DNA(ssDNA)与g-C3N4之间有π-π堆叠作用，ssDNA上标记的荧光探针与g-C3N4之间发生光诱导电子转移导致荧光猝灭。当加入待测目标DNA时，ssDNA与目标DNA形成双链结构，荧光探针从g-C3N4表面脱离，使荧光恢复。基于此原理，Liu等[70]利用绿色荧光苯基掺杂氮化碳(PDCN)纳米片开发了一种比率式纳米探针，使用5-羧基-X-罗丹明(ROX)标记的抗腺苷适体作为信号探针。PDCN纳米片猝灭吸收信号探针的荧光，同时保持自身的荧光。加入腺苷后，腺苷-适体复合物(Adenosine-aptamer)的形成导致信号探针从PDCN纳米片表面解吸，使得信号探针的荧光恢复，以此来定量检测腺苷(Adenosine)，检出限为6.86 μmol·L-1。基于Cy5标记的肽核酸(Cy5-PNA)和叶酸修饰的g-C3N4纳米片(f-CNNS)，可以设计识别癌细胞和细胞内microRNA的新型传感器[71]。利用g-C3N4纳米片吸附ssDNA[72]和肽核酸(PNA)[71]，也可制备用于细胞内microRNA成像的生物传感器。

2.2.2 g-C3N4在电化学发光中的应用与传统的电化学发光(ECL)体系相比，g-C3N4具有廉价、稳定，制备简单等优点，近年在重金属离子、生物免疫分析等领域得到广泛应用。根据g-C3N4在ECL发光体系的机理不同，可分为阴极ECL和阳极ECL(表3)。

表3 不同g-C3N4材料的电化学发光分析应用Table 3 ECL analysis of different g-C3N4 materials

图5 电化学发光传感器高灵敏检测肾上腺素(EP)[78]Fig.5 Electrochemiluminescence sensor for highly sensitive detection of adrenaline(EP)[78]

2.3 g-C3N4纳米材料在分离中的应用

碳纳米管、富勒烯和石墨烯等碳基材料[82-85]，具有良好的化学稳定性，比表面积大、分子结构特殊，并存在电子共轭作用。g-C3N4结构类似石墨烯，且化学稳定性更高，具有特殊的三-s-三嗪基结构，表现出与碳基材料不同的选择性和吸附性能[86]。尤其是对金属离子和有机芳族化合物具有很好的吸附能力，在样品前处理中具有良好的应用潜力。

将纳米g-C3N4/CuO复合材料用作固相微萃取(SPME)涂层[87]，可以高效吸附和富集水或土壤中的多环芳烃(PAHs)，包括萘、芴、菲、蒽和芘等。与单一的纳米g-C3N4、CuO或块状g-C3N4/CuO杂化体相比，纳米g-C3N4/CuO复合涂层的提取效率更高。Yang等[88]将g-C3N4用作固相微萃取(SPME)涂层，建立了顶空SPME与GC结合(HS-SPME/GC)的方法，用于饼干、奶茶等不同食品中肉桂酸甲酯、肉桂酸乙酯、肉桂酸苄酯、肉桂酸异丁酯和丁基化羟基甲苯5种食品添加剂的含量测定，方法检出限为0.2～4.0 ng·mL-1。对于相同的纤维，所制备涂层的重复性为2.2%～5.4%(n=3)。

Inbaraj等[89]制备了磁性CoFe2O4和CoFe2O4/g-C3N4纳米复合材料，通过降解亚甲蓝和去除水中的铅(Pb2+)研究了纳米复合材料的光催化活性和吸附容量。结果表明，该纳米复合材料的光催化降解效率和吸附能力远高于纯g-C3N4和CoFe2O4纳米颗粒。该材料中亚甲基蓝的降解效率在30 min内达到77%，并且可在短时间内去除水中大量铅。g-C3N4与TiO2的复合物也可快速吸附去除亚甲蓝(MB)[90]。以琼脂和g-C3N4粉末为原料，采用加热-冷却聚合工艺得到的g-C3N4-琼脂杂化气凝胶具有三维网状结构，可以将亚甲蓝分子吸附到光催化剂表面再进行光催化降解，其吸附容量随着琼脂含量的降低而降低[91]。此外，g-C3N4纳米片作为分散相固相萃取吸附剂用于富集土壤、小麦和麦秸中的4种杀虫剂时(双氧磺酸胺、唑草酮、氯氟吡氧和氟草定)，比传统C18吸附剂的抗干扰能力和净化能力更强[91]。

通过材料修饰或官能团改性，可增强g-C3N4的吸附能力和选择性。其中，Fe3O4和g-C3N4复合可用于从环境水中去除Zn2+、Pb2+和Cd2+。Zn2+、Pb2+和Cd2+的吸附容量分别为45、137、102 mg·g-1，且该材料在使用5个循环后仍可以保持88.9%的吸附能力[93]。花状Cu2MoS4/g-C3N4复合材料具有在水溶液中吸附罗丹明B(RhB)的潜力，其Langmuir最大吸附容量达到420.2 mg·g-1[94]。而Xiao等[95]用三-s-三嗪单元和表面掺氮的g-C3N4纳米片吸附Cd2+、Pb2+和Cr2+，发现g-C3N4纳米片对3种离子的最大吸附量分别为123.2、136.6、684.5 mg·g-1。

3 展 望

虽然g-C3N4纳米材料良好的催化、光、电物理化学性质和吸附性能，在分析化学领域的诸多领域均已有良好的应，且该类材料不含金属元素，具有良好的生物兼容性和低毒性，在生物检测领域也有很好的应用前景。但单一的g-C3N4纳米材料的各项性能并不突出，基于g-C3N4纳米材料的修改和改性技术耗时繁琐且效率有待进一步提高。因此，进一步发展快速、高效的制备和修饰技术，并根据实际应用需求对g-C3N4纳米材料进行针对性的修饰和改性，构建具有特殊性能的器件或材料，将成为该材料在分离分析领域推广应用的关键。