石墨氮化碳因其结构可控、理化性质好、活性位点丰富等优点，作为先进电化学储能器件的电极材料很有前景。然而，由于电性能有限，其作为电极材料的内在特性无法充分表达，这阻碍了器件内部的电荷转移和材料交换。在过去十年中，通过材料工程策略（如剥落和成分）解决了这一挑战，然后组装了先进的能源设备，例如超级电容器。为此，需要及时对石墨氮化碳用于高性能超级电容器的综述，以总结过去的研究，并启发未来的研究工作。

  本文，苏州大学陆超教授课题组在《Carbon Neutralization》期刊发表名为“Graphitic carbon nitride nanomaterials for high-performance supercapacitors”的综述，研究综述了近年来石墨氮化碳纳米材料合成与性能调控的研究进展及其在组装具有高单位体积内的包含的能量和优异工作稳定性的先进超级电容器中的应用。最后，基于已有的研究和实验经验，提出了石墨氮化碳的材料合成和电化学应用的未来研究方向。

  图2、(a) 石墨氮化碳（g-C3N4）热剥离过程示意图。(b) 550-4 的透射电子显微镜（TEM）图像。(c) 550-5 的 TEM 图像。(d) 550-6 的 TEM 图像。 (e) 合成策略图解。(a) 是 H2SO4（98 wt%）的插层。(b) 插层 g-C3N4 在水的快速加热作用下剥离成单层。(f）单层-C3N4 纳米片的典型原子力显微镜（AFM）图像。右图中的表格和固化物显示了从原子力显微镜图像中获得的不同纳米片的高度和信息。(g）单层-C3N4 纳米片的典型 TEM 图像。

  电子设备的广泛应用迫切地需要开发清洁的便携式储能器件。由于对高功率密度和良好循环稳定性的需求，SCs 吸引了慢慢的变多研究人员的关注。g-C3N4 是一种不含金属的材料，具有较高的稳定性，有望应用于 SC 器件。然而，在实际研究中，这样一种材料的应用往往因其表面积小、导电性差和离子/电子动力学速度慢而受到限制。

  在本综述中，总结了设计和合成 g-C3N4 纳米材料用于先进 SC 的最新进展。由于原始 g-C3N4 的块体结构限制了电化学反应过程中的能量和质量交换，因此人们开发了一些工程策略来改变材料的结构和成分。例如，超薄结构可促进离子转移，而成分则可产生额外的耐人寻味的特性。此外，结构中的缺陷和空位可改善与移动离子的相互作用，并通过增强电荷分离和转移动力学促进电化学反应。g-C3N4 纳米材料的零维到三维形态已得到控制，以实现高效的电化学过程。基于改进的物理化学特性，g-C3N4 纳米材料已被用于开发高能量密度和长循环寿命的 SC。虽然 g-C3N4 纳米材料在 SC 方面取得了重大进展，但未来仍需应对材料合成和电化学应用等方面的挑战和机遇（图 4）。

  首先，利用单晶石墨烯作为模板，通过化学气相沉积合成高质量的 g-C3N4 纳米片是一种很有前景的策略。前驱体的结构调节是直接影响 g-C3N4 纳米片材料的品质的重要的条件。其次，g-C3N4的电学结构可通过在结构上引入单原子金属进行精确调节，并可用作转化惰性中间物质的活性催化剂。第三，包括三维打印和喷墨打印在内的智能制造技术正在成为放大生产 g-C3N4纳米材料相关电化学器件的高效方法。第四，生物质材料可以引入混合元素，以绿色方式构建微结构，来提升电化学器件的储能性能。最后，g-C3N4的二维结构赋予其优越的内在柔性，是柔性电化学器件的理想材料。现有的基于刚性纳米材料的柔性器件在制作的完整过程中常常要聚合物粘合剂来避免易碎性。

  但聚合物粘合剂是导致柔性器件电化学性能和循环寿命下降的重要的条件。对于基于g-C3N4的柔性器件，拥有非常良好柔性的高质量纳米片能够尽可能的防止使用聚合物粘合剂或至少减少剂量。电化学系统中的g-C3N4纳米材料可能具有经济和科学价值，因此克服科学技术挑战值得各学术领域研究人员的持续研究热情。

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