理大高等研究院講座：德國馬克斯普朗克膠體與界面研究所Markus ANTONIETTI教授主講「新型改質碳氮化物及其在人工光合作用與光電化學中的應用」

石墨相氮化碳（Graphitic Carbon Nitride, g-C₃N₄）被認為是目前結構最簡單且最具應用潛力的有機半導體材料之一。除了製備方法簡單外，它還具有優異的化學穩定性與熱穩定性。早在1832年，Justus Liebig 已記載了以尿素製備此類材料的方法。然而，直到近年，研究人員才逐漸認識到其作為新型光催化劑的巨大潛力。

作為光催化材料，石墨相氮化碳能驅動多種重要的光化學反應，包括將二氧化碳（CO₂）還原為高附加價值化學品，以及透過水分解產生氫氣與氧氣等反應。在部分系統中，其表觀量子效率（Apparent Quantum Yield， AQY）已超過 85%，顯示光能轉換為化學能的效率已接近實際應用所需水準。

本講座將介紹高結晶度離子型碳氮化物（Highly Crystalline Ionic Carbon Nitrides）在人工光合作用領域的最新研究進展。透過精準的材料設計，我們成功將其價帶頂（Valence Band Edge）提升至 +2.7 V，不僅實現了無需助催化劑即可進行完整人工光合作用，也開啟了深度氧化化學的新方向，使許多過去被視為理論上可行但難以實現的光催化反應逐步化為現實。

若時間允許，我也將分享碳氮化物奈米結構於光化學泵浦（Photochemical Pumps）方面的最新研究成果，以及其進一步整合至光電化學系統後所展現的應用潛力與未來發展方向。

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