journal article·2025-12

Emerging In‐Plane Junctions in Graphitic Carbon Nitride for Remarkably Enhanced Photocatalysis

Hao Yang, Shaodong Sun, Qing Yang, Anran Chen, Jie Cui

Advanced Functional Materials· Volume 35· Issue 52
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Abstract

Abstract Pristine graphitic carbon nitride (g‐C 3 N 4 ) possesses high exciton binding energy and suffers from strong Coulombic force, leading to difficulty in exciton dissociation and severe charge recombination. In addition, photocharges must overcome the significant energy barrier when they traverse across the conjugated layers, while they more favorably migrate along the in‐plane direction owing to the unique π‐conjugated stacking structure. Therefore, constructing in‐plane junctions within 2D directions can greatly enhance the photophysical properties of pristine g‐C 3 N 4 . To date, no relevant review articles have reported on this emerging topic. This review first deciphers the electronic structure of g‐C 3 N 4 and heterojunction formation processes from the perspective of molecular orbital and semiconductor physics theory, revealing the in‐depth mechanisms of photocatalytic processes. Subsequently, taking traditional heterojunctions as a prelude, it showcases the unparalleled advantages of in‐plane junctions and discuss in detail the latest progress of three typical in‐plane junctions (g‐C 3 N 4 /C in‐plane heterojunctions, g‐C 3 N 4 in‐plane molecular junctions, and g‐C 3 N 4 in‐plane homojunctions) in energy and environmental applications. Finally, focusing on research hotspots worth attention, it also provides critical perspectives for the future development of in‐plane junctions in g‐C 3 N 4 . Overall, this review is expected to serve as the cornerstone for the design and functionalization of high‐performance in‐plane junction systems.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Advanced Photocatalysis Techniques · Gas Sensing Nanomaterials and Sensors · 2D Materials and Applications

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Engineering Research Center of Conducting Materials and Composite Technology Ministry of Education Shaanxi Engineering Research Center of Metal‐Based Heterogeneous Materials and Advanced Manufacturing Technology Shaanxi Province Key Laboratory for Electrical Materials and Infiltration Technology School of Materials Science and Engineering Xi'an University of Technology Xi'an Shaanxi 710048 P. R. China

Yunnan Key Laboratory of Electromagnetic Materials and Devices School of Materials and Energy Electron Microscopy Center Yunnan University Kunming Yunnan 650091 China

Funding

Natural Science Foundation of Shaanxi Province · National Natural Science Foundation of China · Applied Basic Research Foundation of Yunnan Province

References (100+)

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