高能伽马光子对g-C3N4的改性研究：利用低剂量率辐射实现无金属改性，从而提升太阳能驱动的光催化活性

《Journal of Materials Chemistry A》：High-energy gamma photon engineering of g-C3N4: low dose rate radiation as a metal-free modification enhancing solar-driven photoactivity

γ射线改性石墨相碳氮化物（g-C3N4）研究显示，经Cs-137辐照（1-50 kGy），其比表面积增至15.0 m2/g，晶粒尺寸扩大至17.0 nm，s-三嗪单元发生畸变与重排。改性使超氧自由基生成量提升2倍，光催化降解5-氟尿嘧啶、伊马替尼和Cr(VI)效率分别提高1.9、2和2.8倍。1 kGy和50 kGy样品活性最优，其中50 kGy样品连续5次循环后仍保持高效稳定性，证实γ射线是一种可持续提升g-C3N4光催化性能的有效方法。

　　

通过伽马射线对石墨碳氮化物（g-C?N?）进行改性已成为提升其光催化性能的一种新策略。在本研究中，g-C?N?接受了剂量范围为1至50 kGy的伽马射线处理，辐射源使用的是Cs-137。对经过辐照的g-C?N?的结构和表面性质进行了全面分析，发现其发生了显著变化：表层面积增加（从12.5 m2/g增加到15.0 m2/g），晶粒尺寸增大（从14.9 nm增加到17.0 nm），以及-三嗪单元的排列发生扭曲。值得注意的是，伽马射线改性使得超氧阴离子自由基的生成效率提高了2倍，这很可能是由于电子-空穴对分离效果的改善所致。这一现象通过多种污染物的光催化降解实验得到了验证：5-氟尿嘧啶的降解速率提高了1.9倍，伊马替尼甲磺酸盐的降解速率提高了2倍，六价铬的降解速率提高了2.8倍。其中，剂量为1 kGy和50 kGy的样品表现出最高的光催化活性，进一步证明了伽马射线改性在提升g-C?N?光催化性能方面的有效性。此外，辐照样品的稳定性也得到了增强，特别是剂量为50 kGy的样品在连续五个循环实验中仍保持了优异的光催化活性。本研究凸显了伽马射线改性作为一种可持续且有效的方法，在环境修复应用中能够显著提升基于g-C?N?的光催化剂性能。