1.氮化碳简介

90年代初，美国科学家Cohen和Liu^[1]根据已知的β-Si₃N₄的结构，将结构中的Si原子改换成C原子即β-C₃N₄，在局域态密度近似（LDA）下采用第一性赝势能带法预言了β-C₃N₄这种人类迄今为止还未在自然界中发现的新的化合物，Cohen等通过计算预言这种新型化合物可能具有与金刚石相媲美的硬度和其他优异的力学等性能，引起了大批科学家的关注，许多科研工作者采用了各种技术手段尝试合成这种新型材料^[2~4]。

β-C₃N₄中C原子采用sp³杂化，每个C原子与4个位于4面体顶点的N原子结合形成共价键。每个N原子与3个C原子连接，形成一个近似平面的结构，构成的晶胞包含有6个C原子和8个N原子。经计算β-C₃N₄的弹性模量B约为410Gpa，接近于金刚石的弹性模量，并且其导热性能较优于金刚石。

弹性模量B=Nc(1971#8212;220λ)#160;/4d^3.5

其中Nc取3.34，λ取0~0.5，d取1.47#197;

1996年，Teter和Hemley^[5]采用共轭梯度法对C₃N₄重新进行了计算,认为C₃N₄可能具有5种结构（α相、β相、立方相、准立方相和类石墨相。除类石墨相外，其他4种结构的硬度均可与金刚石相比拟。类石墨相在这5种C₃N₄结构中最为稳定；在硬质相的C₃N₄结构中，α相最稳定。S.Matsumoto等^[6]根据Teter和Hemley认为的5种C₃N₄相的晶格常数和其他结构参数，对这5种可能的C₃N₄相的XRD粉末衍射谱进行了模拟计算，给出了它们的衍射角、晶面间距和相对强度，得出的数据可用于C₃N₄的结构研究。

2.超薄片层氮化碳的制备

#160;#160;#160;#160;石墨相氮化碳是一种非金属有机聚合半导体，具有类石墨烯的层状结构，与传统材料（金属氧化物﹑金属有机框架﹑碳材料等）相比，氮化碳材料具有着更优越的化学与热学稳定性，在光合成、生物成像与生物医药等方面具有潜在的应用价值^[7]。传统的块状堆积氮化碳的孔隙率和孔体积低且比表面积小等缺点，大大限制了其实际应用，人们可考虑利用剥离的方式制备超薄片层氮化碳^[8-11]。

2.1#160;热氧化刻蚀法

#160;#160;#160;#160;热氧化刻蚀法亦可称为”top - down”法，利用简单直接的方法将块状的氮化碳在空气条件下剥离成薄状片层。Niu^[12]等利用双氰胺热氧化刻蚀得到了β-C₃N₄片层，层状聚合体间的氢键不稳定，带有氢键的聚合胍单元在空气中易被氧化，因此块状氮化碳逐渐被氧化形成薄片^[13-14]，具有成本低廉，易于大量合成，对环境无污染等优点，β-C₃N₄片层的厚度和尺寸可通过控制调节热氧化的时间和温度。