DOI: 10.1039/D0TA06729F

由重复的三均三嗪单元组成的石墨碳氮化物（g-C3N4）近年来在膜基技术领域引起了极大的关注。g-C3N4由于其独特的化学多功能性、固有的多孔性、高稳定性和资源丰富性，被广泛应用于构建各种功能膜以满足不同的分离需求。本文概述了合成超薄g-C3N4基膜的先进策略，例如过滤辅助涂层、共混、界面聚合、浸涂、静电纺丝和三维印刷。然后，重点介绍了g-C3N4膜在水处理（淡化和去除污染物）、气体分离和全蒸发中的代表性应用。最后，还指出了g-C3N4基膜的当前挑战和未来前景，以激发高性能分离膜的发展。

图1.g-C3N4的两个基本结构单元：（a）庚嗪基和（b）三嗪基结构。

图2.关于g-C3N4膜整个研究的出版物和引用数。主题关键字设置为[“g-C3N4膜”或“石墨氮化碳膜”]。

图3.g-C3N4片材的AFM和TEM图像。

图4.将g-C3N4掺入膜中的三种方法：（a）薄膜纳米复合材料（TFN）膜，（b）g-C3N4/聚合物复合膜，以及（c）在基材顶部组装g-C3N4的膜。

图5.（a）g-C3N4 NT/rGO复合膜的制备过程示意图。（b）g-C3N4 NT/rGO膜的俯视图和横截面SEM图像，以及该膜的AFM图像。（c）g-C3N4层压膜的俯视图和横截面SEM图像。

图6.g-C3N4/Fe-POMs膜的制备过程示意图。

图7.Au/g-C3N4/GO自支撑膜。（a）光学照片，（b）俯视SEM图像，（c）横截面SEM图像和（d）可回收SERS功能的示意图。

图8.（a）SA混合g-C3N4膜的合成方案，（b）热稳定性和（c）力学性能。

图9.基于g-C3N4的混合基质膜的创新设计策略。（a）通过LSMM辅助混合法制备的g-C3N4基膜的俯视SEM图像。（b）磁感应冷冻浇铸法的示意图。（c）Fe3O4/g-C3N4/PVDF膜的元素图谱。

图10.g-C3N4（表示为gCN）和酸化的g-C3N4（表示为aCN）之间的差异示意图：（a）TEM图像，（b）尺寸分布。

图11.CF/g-C3N4布。（a）制备过程示意图，（b）俯视SEM图像，（c）串联的七个用于去除RhB的光催化反应器，以及（d）光催化反应器中RhB的降解效率。

图12.g-C3N4涂覆Al2O3膜。（a）静电纺丝装置的设计示意图，（b）渗透通量，（c）油截留率和（d）循环测试。

图13.g-C3N4膜在超滤中的应用。（a）光电催化过程的示意图，（b）捕获荧光强度的羟基自由基，以及（c）g-C3N4/CNTs/Al2O3膜的苯酚去除效率。（d）在BSA过滤测试中，Ag/g-C3N4改性膜的通量值，（e）通量恢复率和（f）总污染率。

图14.g-C3N4膜在纳滤中的应用。（a）通过g-C3N4层压板的水传输示意图。（b）在AAO基板上的g-C3N4层压板的横截面SEM图像。（c）g-C3N4层压板取决于厚度的透水性和EB截留率。（d）g-C3N4层压板对不同分子的分离性能。（e）在不同pH环境下，g-C3N4层压板的透水性和g-C3N4纳米片溶液的ζ电位。（f）g-C3N4层压板的压力依赖性水渗透性。（g）g-C3N4/Fe-POMs膜的分离性能，（h）可重复使用性和（i）长期稳定性。

图15.用于油/水分离的g-C3N4基膜。（a）油/水分离实验中g-C3N4基膜的通量值。（b）g-C3N4基膜的循环测试。（c）原始g-C3N4基膜的FTIR光谱，该膜粘附有大豆油，随后经模拟的阳光照射。

图16.g-C3N4膜在气体分离中的应用。（a）通过ZIF-8/g-C3N4膜的单一气体渗透率与动力学直径的函数关系。插图显示了理想的气体选择性和对H2的Knudsen选择性超过其他气体。（b）中空多孔g-C3N4纳米球基膜的NO去除效率和（c）可重复使用性。（d）黑磷/g-C3N4-MOF膜的NO去除效率，（e）可重复使用性和（f）电子自旋共振（ESR）光谱。