正文
计算结果：
发现S原子优先地取代边缘N原子，P原子优先定位于共面g-C
3
N
4
的间隙位置。
计算结论：
非金属掺杂可以降低g-C
3
N
4
的带隙，从而提高其可见光吸收能力。掺杂还可以使HOMO 和LUMO分布得更加分散，这种分散能够改善载流子的迁移状况。HOMO 和LUMO 的非共面性有利于光生载流子的分离，能够促进多相光催化。
实验验证：
福州大学王心晨课题组
通过实验探究S元素掺杂的g-C
3
N
4
和纯g-C
3
N
4
的UV-Vis 吸收光谱，发现相较于纯g-C
3
N
4
的光吸收边470 nm 而言， S元素掺杂以后，光吸收边延伸至580 nm，而这是由带隙内S 杂质引发的光跃迁导致的，与朱永法团队计算模拟所描述的S 元素替代掺杂体系=的光学性质一致。
相关学习资料：
［1］ Ma X G，Lv Y H，Xu J，Liu Y F，Zhang Ｒ Q，Zhu Y F． J． Phys． Chem． C，2012，116: 23485．
［2］ Hohenberg P，Kohn W． Phys． Ｒev． B，1964，136: 864．
［3］ Kohn W，Sham LJ． Phys． Ｒev． A，1965，140: 1133．
［4］ Zhang J S，Sun J H，Maeda K，DomenK，Liu P，Antonietti M， Fu X Z，Wang X C．Energy Environ． Sci． ，2011，4: 675．
案例二
研究团队：
澳大利亚阿德莱德大学乔世璋团队
研究方式：
通过P元素掺杂和热剥离技术成功制备了多孔P掺杂g-C
3
N
4
纳米片。
计算模拟：
在多孔P 掺杂g-C
3
N
4
纳米薄片的导带下方出现了空的能隙间质，其可以容纳从价带激发上来的光生电子，大大促进了g-C
3
N
4
对于能量低于带隙值的光子的吸收，导致了乌尔巴赫带尾的出现。
计算结果：
P掺杂使得g-C
3
N
4
的本征带隙由2. 98降为2. 66 eV，在光催化产氢过程中，能隙间质的存在使得P 掺杂g-C
3
N
4
纳米薄片能够响应利用波长为557nm 的可见光。
实验验证：
与g-C
3
N
4
的产氢率（108μmol·h
－1·
g
－1
）相比，P掺杂g-C
3
N
4
纳米薄片的产氢率（1596μmol·h
－1·
g
－1
）是g-C
3
N
4
产氢率的14. 8 倍。
相关学习资料：
[1] Ｒan J Ｒ，Ma T Y，Gao GP，Du X W，Qiao S Z． Energy Environ． Sci． ，2015，8: 3708．
案例三
研究团队：
华中师范大学张礼知课题组
研究方法：
从实验和理论上证明了向g-C
3
N
4
中掺杂C原子会导致结构本征电子和能带结构的改变。
计算结果：
1）C原子替代桥接N原子：会与六元环之间形成非定域的大π 键，有利于电子转移，提高了材料的电导性。
2）碳自掺杂：使g-C
3
N
4
的带隙变窄，增强了材料对可见光的吸收，改善了材料的光致氧化还原反应历程，实验结果也证明其提高了光催化活性。
相关学习资料：
[1] Dong G H，Zhao K，Zhang L Z．Chem． Commun． ，2012，48 ( 49) : 6178。
案例四
研究团队：
西安理工大学梁淑华课题组
研究方式：
研究了氧原子对单g-C
3
N
4
电子结构和几何结构的掺杂效应。
计算结果：
在态密度图中，O间隙式掺杂引入的掺杂峰比价带顶高出0. 46 eV，缺陷能级能够促进g-C
3
N
4
对可见光的吸收。替位式O掺杂和间隙式O掺杂都略微增强了g-C
3
N
4
的HOMO和LUMO离域化程度，而HOMO和LUMO 分散程度的增加有利于载流子迁移率的增加。
实验验证：
UV-Vis 光谱结果表明，O掺杂可以使g-C
3
N
4
的吸收边发生明显红移，由460移动至498nm，带隙降低了0. 21 eV，能够捕获利用更多的可见光。
相关学习资料：
［1］ Ma X G，Lv Y H，Xu J，Liu Y F，Zhang Ｒ Q，Zhu Y F． J． Phys． Chem． C，2012，116: 23485．
［2］ Cui J，Liang S H，WangX H，Zhang J M． MaterialsChemistry and Physics，2015，161:194．
［3］ Li J H，Shen B，HongZ H，Lin B Z，Gao B F，Chen Y L． Chem．Commun． ，2012，48: 12017．
2. g-C
3
N/
石墨烯复合改性及案例分析
石墨烯优良的电子传导能力、巨大的比表面积、体系内与g-C
3
N
4
相似的离域大π 键使得石墨烯被广泛应用于g-C
3
N
4
的复合改性研究中。
案例一
研究团队：
中科院福建物构所吴克琛课题组
研究方式：
探究了Gdot/g-C
3
N
4
(石墨烯量子点/g-C
3
N
4
)的界面电子结构和电荷转移情况。
