理解g-C?N?的光催化行为，必要把握三个根基步骤：

第一步，光吸收与引发
。?当能量大于或蹬宗带隙的光子照射到g-C?N?表表，价带电子被引发跃迁到导带，同时在价带留下空穴，形成“电子-空穴对”
。

第二步，载流子分离与迁徙
。?光生电子和空穴必要从体相迁徙到资料表表，这个过程中最大的敌人是“复合”——电子和空穴沉新相遇并开释能量，导致光能白白浪费
。

第三步，表表反映
。?达到表表的电子和空穴别离参加还原和氧化反映：电子能够将水还原为氢气，或将CO?还原为碳氢燃料
；空穴则能够氧化有机传染物，或与水反映天生羟基自由基等活性氧物种
。

g-C?N?面对的主题问题就在第二步——体相载流子复合严沉
？樽磄-C?N?的比表表积幼、层间电荷传输阻力大，光生电子和空穴在达到表表之前就大量复合了
。这也是所有改性战术想要解决的“头等敌人”
。

萦绕抑造载流子复合、拓展光吸收领域、增长活性位点这三个指标，钻研者发展出了多种改性战术，且往往协同使用
。

元素掺杂是最直接的电子结构调控伎俩
。通过引入非金属元素（如O、S、P、B）或金属元素（如Na、K、Fe）代替g-C?N?骨架中的碳或氮原子，能够调节能带地位、缩幼带隙、增长载流子浓度
。例如，Na的层内掺杂已被证明能有效调节能带结构，同时引入氮缺点以提高电荷分离效能
。

缺点工程是近年来发展迅速的战术
。碳空位和氮空位是g-C?N?中最常见的两类缺点
。碳空位可能突破局域结构对称性，产生顺磁中心来捕获电子
；氮空位则重要拓宽光吸收领域，并作为高活性吸附位点阐扬作用
。一项颁发于2025年的钻研通过天冬氨酸与三聚氰胺的一步预聚合法，在g-C?N?纳米棒中同时引入羰基和氮空位，协同优化了能带结构并激活了催化活性位点，最终实现了9280.1 μmol h?? g??的产氢速度
。

异质结构建是提升电荷分离效能最有效的战术之一
。将g-C?N?与另一种半导体（如TiO?、CdS、金属有机框架等）复合，在界面处形成内建电场，驱动光生电子和空穴向相反方向迁徙
。凭据电荷转移机造的分歧，异质结可分为Type-II型、Z型（Z-scheme）和S型（S-scheme）等
。其中S型异质结因能同时实现高效电荷分离和保留强氧化还原能力而受到出格关注
。最新钻研还提出了“分子异质结”的概想，通过共价或非共价相互作用在分子层面精确调控g-C?N?与半导体的界面，进一步优化电荷分离和传输效能
。

描摹调控则从物理结构动手
。将块状g-C?N?剥离为二维纳米片、造备为一维纳米管或纳米棒、或构筑多孔结构，都能显著增大比表表积、缩短电荷传输距离、露出更多活性位点
。

单原子建饰代表了活性位点设计的最高精度
。将Fe、Co、Ni等金属以单原子大局锚定在g-C?N?表表，能够最大化原子利用率，并精确调控活性中心的电子性质
。例如，Fe单原子与氮空位协同建饰的g-C?N?纳米片在苯甲胺氧化反映中实现了96%的转化率和99%的选择性
。