石墨相氮化碳（g-C3N4）由于其独特的层状结构、能带可调性、无金属特性、高的物理化学稳定性，在能量转换和存储领域引起了极大的关注。二维g-C3N4纳米片具有电荷/传质路径短、反应位点丰富、易于功能化等特点，有利于优化其在不同领域的性能。然而，关于2D g-C3N4在能量转换和储存方面的综合应用还很少。
有鉴于此，中国地质大学黄洪伟教授等人综述了二维g-C3N4纳米片能量转换和存储的合理设计和工程。
本文要点
要点1. 首先，讨论了g-C3N4纳米片的理化性质和制备方法。然后，基于g-C3N4纳米片的特性，详细综述了其在光催化、电催化、电池和超级电容器等方面的研究进展。最后，讨论了g-C3N4纳米片在能量转换和存储方面面临的关键挑战、机遇和前景。
要点2. 尽管在合成和理想功能化方面取得了相当大的进展，但二维g-C3N4纳米片的探索仍处于早期阶段，显然需要进一步的发展。（i）对于二维g-C3N4纳米片光催化剂，性能的提高通常归因于高电子/空穴分离率或足够的反应位点。虽然这些说法是正确的，但机制讨论不够具体，往往缺乏定量数据分析。需要使用一些先进的表征仪器和理论计算。此外，还鼓励g-C3N4纳米片的一些物理化学性质（压电）与光耦合，发挥一加一多于二的作用。
要点3. （ii）作为电催化剂，g-C3N4的催化活性源于g-C3N4上的空位、掺杂、本征缺陷和边缘修饰等引起的电子结构变化。上述各种方法的结合将引起不同的电子结构变化，从而可以构建双功能或多功能催化剂。理论计算可以模拟催化剂中特定的电子结构变化和反应能垒，为实验提供建设性的指导。此外，通过高通量计算，可以有效筛选出具有特定功能的催化剂。
要点4. （iii）在电化学储能领域，将g-C3N4纳米片的理化性质与目标功能联系起来的电极设计原则可以更有针对性地发挥g-C3N4的特性。例如，g-C3N4是多孔的，容易被官能团修饰，适用于LSBs中多硫化锂的吸附。高N含量和稳定的化学性质适合保护锂金属电池中的隔膜。
一般来说，g-C3N4纳米片的性质是有限的，但g-C3N4纳米片的潜力是无限的，这取决于其特殊的二维结构。相信通过更多的理论研究和实验结果来扩展基础知识将会给材料科学和技术带来新的发现。因此，基于g-C3N4纳米片的材料将在能量存储和转换器件中发挥更充分的作用。
Yinghui Wang et al. 2D Graphitic Carbon Nitride for Energy Conversion and Storage. Adv. Funct. Mater. 2021, 2102540.