在诸多纳米材料当中,纳米碳材料由于优异的特性引起人们广泛关注。通过进一步表面修饰和化学掺杂,纳米碳材料在绿色能源和分析化学领域展现出诱人的应用前景。一个对碳材料进行化学掺杂的极端例子是将石墨中的碳原子按照一定的规则取代为氮原子后,所得到的石墨态 C3N4材料具有半导体性质,与石墨导体的性质截然不同,这将大大拓宽碳材料的应用领域。为此,近期,我们展开了对富碳材料的制备和电子/分子/几何结构调控的研究,并探索了它们在光电化学催化和电化学催化中的应用。例如,我们发展了离子[1]、共价[2]和非共价[3]化学掺杂石墨态 C3N4,利用生物高分子作为软模板制备纳米孔结构 C3N4材料[4],它们都提高了 C3N4的光电化学性能。利于湿化学方法,在低温 180℃条件下,制备了氮掺杂石墨烯材料,具有良好的导电性和优异的氧气还原反应(ORR)催化性能[5],将有望用于电化学生物传感器和电化学能量转换器件。