随着工业化的加速，废水中有机污染物的处理已成为亟待解决的环境问题。光催化电化学（PEC）体系作为一种高效的废水处理技术，近年来受到广泛关注。碳基材料/半导体复合光催化剂因其在PEC体系中显著提升光收集能力、电荷转移和分离效率以及催化反应性等优势，成为研究热点。不同的碳基材料，包括石墨烯、碳纳米管、碳点、碳纤维、碳气凝胶、石墨炔、富勒烯和MOF衍生的碳等，与半导体复合后可产生协同效应，显著提升催化性能。
01 石墨烯/半导体复合光电催化剂
石墨烯是一种由sp2杂化的碳原子紧密排列而成的单原子层二维蜂窝状结构，具有长程的π-π电子共轭和优异的电子传输性能。其较大的比表面积为半导体提供了更多的催化位点，提高了光电极的吸附能力。氧化石墨烯（GO）因其含氧官能团而具有良好的水溶性，而还原氧化石墨烯（rGO）则具有更多的缺陷和活性位点，促进了电荷转移。研究表明，石墨烯及其衍生物可以显著提高光电催化体系的效率。例如，研究人员通过两步法制备的聚吡咯/二氧化钛/还原氧化石墨烯（PPy-TiO2/rGO）电极，在50 min内对甲基橙（MO）的降解效率达到93%，表现出优异的催化性能。
02 碳点/半导体复合光电催化剂
碳点是（CD）由小于10 nm的离散准球形碳纳米颗粒组成，具有优异的荧光特性、电子存储能力和生物相容性。其表面丰富的官能团使其在不同溶剂中具有良好的分散性和稳定性。碳点不仅能拓宽光吸收范围，还能通过抑制电子-空穴对的复合来提高催化效率。例如，CQDs/TiO2复合材料在降解吉非贝齐（GEM）方面展现出比纯TiO2更高的可见光驱动光催化活性，这归因于碳点掺杂提高了对太阳光的吸收和转换能力，并缩小了TiO2的带隙。
03 碳纳米管/半导体复合光电催化剂
碳纳米管（CNT）具有独特的管状结构，表现出优异的导电性和化学稳定性。其作为电子传输通道，可以有效促进电子从半导体的导带（CB）传输到外部电路。此外，碳纳米管与半导体接触界面形成的肖特基势垒也有利于光激发电荷的分离。例如，CNTs/TiO2复合材料在降解罗丹明B（RhB）方面表现出优异的性能，当CNT的质量分数为0.75%时，80 min后可完全去除RhB，并稳定运行4个循环。
04 碳纤维/半导体复合材料光电催化剂
碳纤维（CF）具有良好的导电性、易加载、优异的柔韧性和机械强度等优点，可作为流行的电极衬底，克服传统电极表面积小、柔韧性低的缺点。它可加工成多种形态与半导体耦合形成柔性和可回收的光阳极。例如，CF/类金属Bi纳米片阵列在2,4-二硝基苯酚氧化中展现出优异的光催化和光电催化性能。研究表明，类金属Bi的局域表面等离子体共振（SPR）在光催化过程中产生的热电子被碳纤维捕获，增强了光催化活性。
05 MOF 衍生的碳/半导体复合光电催化剂
MOF是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的有机-无机杂化结晶化合物，具有高孔隙率和高比表面积，是制备碳材料或多孔碳的理想前驱体。MOF衍生的碳材料通过直接碳化或额外添加金属氧化物制备，在降解污染物方面表现良好。例如，三元TiO2@C/钛铁氧化物（TCF）复合材料在去除苯酚方面性能优异。
06 碳气凝胶/半导体复合光电催化剂
碳气凝胶（CA）具有多孔网络结构、大比表面积、高导电性和强吸附性。与 CF 类似，CA 一直是一种合适的电极衬底，可以加载大量的纳米级半导体并解决传统衬底表面积有限的问题。通常，CA/半导体复合光电催化剂具有足够的吸附位点和催化位点，以及快速的电子转移能力，因此可以有效地去除有机污染物。例如，{001}TiO2/CA光阳极在降解BPA方面表现出接近100%的降解效率和83%的TOC去除率。
07 富勒烯/半导体复合光电催化剂
富勒烯（尤其是C60）是一种优良的电子受体和传输介质，可促进半导体上光激发电荷的分离。此外，富勒烯还具有1.6 eV至1.9 eV的窄带隙范围，并且可以用半导体构建异质结构。因此，它可以很好地增强半导体的光电性能，协同降解污染物。例如，富勒烯（C60）@AgCl通过共沉淀技术制备核壳结构，然后使用ZnAlTi层状双氧化物（ZnAlTi-LDO）对表面进行改性以形成C60@AgCl-LDO光阳极，表现出优异的光电降解效果。
08 石墨炔/半导体复合光电催化剂
石墨炔是一种由 sp 和 sp2组成的新型 2D 碳基材料碳原子，具有丰富的碳化学键、共轭体系和从 0.46 eV 到 1.22 eV 的可调带隙。同时，其表面不均匀的电荷分布可以带来丰富的活性位点和高本征活性，有利于催化反应的发生。例如，γ-石墨炔/TiO2通过滴涂法合成纳米管阵列（γ-GY/TNT） 光阳极以降解 RhB 和左氧氟沙星（LEVO）。
碳基材料能够作为电子介质，与半导体构建出诸如全固态Z型和S型异质结等有趣的结构，从而有效分离光生电荷，增强半导体的氧化还原能力。不同碳基材料与半导体复合后，在废水处理领域展现出巨大潜力和独特优势。然而，要实现其大规模的实际应用，还需要克服成本、稳定性、环境友好性和工艺优化等方面的挑战。
参考来源：
1. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.132509
2. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.11.040
3. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2019.03.025
4.https://doi.org/10.1021/acsami.0c05695
5. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2019.03.002
6. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2017.05.042
7. https://doi.org/10.1016/j.surfin.2021.100967
8. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2020.119492
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https://mp.weixin.qq.com/s/hMtFh5PoCofpJKW3xPLszw
第三届微纳材料化学高峰论坛
2025 年 6 月 13-15 日 | 浙江·宁波泛太平洋大酒店
会议网站：http://www. mnmcf.com
微纳材料的合成、物性及其应用，是现代化学、材料科学、凝聚态物理等的前沿交叉科学。 通过操控原子、分子构筑的具有理性设计的预期微纳结构，能够赋予材料新奇的物理化学特性， 有望在化学合成、能源存储、传感、环境与生命健康、芯片等领域取得重要应用。
会议旨在凝聚优势力量、加强微纳功能材料领域的基础与应用研究，面向国家重大需求， 以“协同创新，产学研一体化”为 目标，围绕微纳材料制备与表征、微纳材料的新奇物性、微纳 材料与电子/光电子器件、微纳材料与新能源、微纳材料与生物医学等领域展开讨论，以促进 多学科交叉融合，孕育科技突破和原始创新，促进先进材料产业化发展。
往届会议邀请了卜显和院士、成会明院士、江雷院士、李玉良院士、孙世刚院士、施剑林 院士、田中群院士、谢毅院士、熊仁根院士、俞书宏院士、支志明院士、张锦院士、赵东元院士、段镶锋教授等领域内著名专家做大会报告，长江杰青等专家 30 余位做主题报告，四青人才 30 余位做邀请报告。
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01
组织机构
主办单位：湖南大学
大会主席：唐智勇 院士
会议组委会主席：段曦东、杨为佑
会议秘书：杨向东
会议委员会成员：杨向东、李佳、江兴安、张冬冬、尚明辉、余睿智、魏启亮、侯慧林、展晓强、付慧、杨洪利
承办单位：宁波工程学院
承办单位：二维材料湖南省重点实验室
承办单位：宁波德泰中研信息科技有限公司(DT新材料)
02
参会嘉宾（排名不分先后、持续更新中）
成会明，中国科学院院士、中国科学院深圳先进技术研究院研究员
刘云圻，中国科学院院士、中国科学院化学研究所研究员
唐智勇，中国科学院院士、国家纳米科学中心研究员
谢 毅，中国科学院院士、中国科学技术大学教授
张 跃，中国科学院院士、北京科技大学教授
赵东元，中国科学院院士、复旦大学教授
程瑞清，武汉大学副教授
高 鹏，北京大学博雅特聘教授
何 清，湖南大学教授
刘 渊，湖南大学教授
刘碧录，清华大学长聘教授
李文武，复旦大学教授
李晓民，复旦大学教授
李 东，湖南大学教授
李涛涛，南京大学副教授
李卫胜，南京大学副教授
李文庆，武汉大学副教授
刘春森，复旦大学青年研究员
麦立强，武汉理工大学教授
孟国文，中国科学院合肥物质科学研究院研究员
刘开辉，北京大学教授
缪 峰，南京大学教授
廖 蕾，湖南大学教授
秦石乔，国防科技大学教授
邱晨光，北京大学研究员
钱 琦，香港中文大学（深圳）助理教授
任文才，中国科学院金属所研究所研究员
史建平，武汉大学研究员
谭国强，北京理工大学教授
王春儒，中国科学院化学研究所研究员
王先友，湘潭大学教授
魏钟鸣，中国科学院半导体研究所研究员
王 丹，中国科学院过程工程研究所研究员
谢黎明，国家纳米科学中心研究员
袁 荃，武汉大学教授
叶 堉，北京大学长聘副教授
张 铮，北京科技大学教授
周 鹏，复旦大学教授
周家东，北京理工大学教授
章根强，中国科学技术大学教授
张先坤，北京科技大学教授
另外，我们有幸邀请到了Nature Communications编辑诸佳俊博士出席本届微纳材料化学高峰论坛，现场将带来精彩报告，欢迎各位专家学者莅临交流！
03
会议主题
分会一：微纳材料设计、制备和表征（召集人：刘开辉、高鹏、谢黎明）
分会二：微纳材料新奇物性（召集人：叶堉、周家东、钱琦）
分会三：微纳材料与器件应用（召集人：廖蕾、刘渊、邱晨光）
分会四：微纳材料与能源应用（召集人：麦立强、王先友、谭国强）
分会五：微纳材料与环境应用（召集人：孟国文、王丹、何清）
分会六：微纳材料与医药应用（召集人：王春儒、袁荃、李晓民）
分会七：微纳材料与信息应用（召集人：周鹏、缪峰、刘春森）
分会八：青年科学家论坛
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征文内容与要求
第三届微纳材料化学高峰论坛开设8个分会，围绕微纳材料的设计、制备与表征、新奇物性、器件与应用、能源与应用、环境与健康应用、光电与应用、信息与应用，以及青年科学家论坛展开交流讨论。凡涉及分会主题的基础研究、新方法、新技术、应用、仪器等方面的论文，均可应征。
征文要求
1、论文内容符合主题范围，符合国家及各单位保密规定，文责自负。
2、论文和墙报模板及编排规则可在会议网站（http://mnmcf.com）下载。
3、论文通过会议网站在线投稿。
4、根据在线投稿的说明，请选择稿件主题与投稿类别。
5、论文和墙报提交截止日期为2025年5月31日。
