Mời tôi một cốc trà đá!  

Carbon nitride

Tôi có thể rất cứng rắn hoặc mềm yếu.
Tôi là phân tử nào?

carbon nitride ptct
Cấu trúc của carbon nitride. Ảnh: ACS

Thông tin nhanh về carbon nitride

Số đăng ký CAS No.143334-20-7
Danh pháp SciFinderCarbon nitride
Công thức thực nghiệmC3N4
Khối lượng phân tử92,06 g/mol
Trạng tháiTinh thể hoặc bột màu trắng nhạt đến nâu vàng
Độ nóng chảyβ-C3N4: 2950 °C
g-C3N4: 600–700 °C (dec.)
Độ hòa tan trong nướcKhông hòa tan

Đôi nét

Carbon nitride (C3N4), giống như carbon nguyên tố, có một số đồng vị ổn định. Hai loại phổ biến nhất là β-C3N4, tương tự như kim cương và g-C3N4, có đặc tính giống than chì hơn.

Vào cuối những năm 1980, các nhà vật lý lý thuyết Amy Y. Liu tại Đại học California, Berkeley và Marvin L. Cohen tại Phòng thí nghiệm Lawrence Berkeley đã dự đoán rằng β-C3N4 sẽ có liên kết ngắn, bền và có thể cứng hơn kim cương. Vật liệu được chứng minh là khó tổng hợp; nhưng vào năm 1993, Chunming Niu, Yuan Z. Lu, và Charles M. Lieber* tại Đại học Harvard (Cambridge, MA) đã tạo ra màng mỏng β-C3N4 bằng cách sử dụng phương pháp cắt bỏ mục tiêu than chì bằng laser xung kết hợp với nguồn nitơ nguyên tử cường độ cao.

Cũng trong năm 1993, Wolfgang Schnick tại Đại học Bayreuth (Đức) đã xem xét tài liệu lý thuyết và tổng hợp về β-C3N4; và giống như Liu và Cohen, ông phỏng đoán rằng chất này sẽ cứng hơn kim cương. Nhưng 30 năm sau, dự đoán này vẫn chưa được chứng minh. Tuy nhiên, người ta đã chứng minh rằng mô đun khối (khả năng chống nén) của β-C3N4 tương tự như mô đun của kim cương.

g-C3N4, như có thể được mong đợi, bao gồm phần lớn các đơn vị phân tử phẳng, chủ yếu là heptazine (striazine ngưng tụ). Nó thường chứa một lượng nhỏ hydro ở ngoại vi của các cấu trúc này. Năm 2008, Markus Antonietti và các đồng tác giả tại Viện Chất keo và Giao diện Max Planck (Golm, Đức) và Viện Fritz Haber của Hiệp hội Max Planck (Berlin) đã báo cáo rằng g-C3N4 có thể được tạo ra bằng cách polyme hóa các phân tử nhỏ C-N như cyanamide, dicyandiamide và melamine. Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng các đặc tính bán dẫn của hợp chất graphit mang lại cho nó hoạt động xúc tác “bất ngờ” đối với nhiều phản ứng hữu cơ.

Sau đó, một số nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng g-C3N4 là một chất xúc tác quang mạnh. Phần lớn công việc này được tóm tắt trong các đoạn trích từ cuốn sách năm 2021 Khoa học Vật liệu trong Quang xúc tác. Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm, hãy đọc “A Tour-Guide through Carbon Nitride-Land” (2021) của Vincent Wing-hei Lau tại Đại học Hàn Quốc (Seoul) và Bettina V. Lotsch tại Viện Nghiên cứu Chất rắn Max Planck ( Stuttgart, Đức).

Thông tin nguy hiểm carbon nitride graphitic

Nhóm sự cố*Mã GHS và tuyên bố nguy hiểm
Tổn thương mắt nghiêm trọng/kích ứng mắt, loại 2AH319—Gây kích ứng mắt nghiêm trọngCảnh báo an toàn hóa chất
Độc tính cơ quan đích cụ thể, phơi nhiễm đơn lẻ, kích ứng đường hô hấp, loại 3H335—Có thể gây kích ứng đường hô hấpCảnh báo an toàn hóa chất

*Hệ thống Hài hòa Toàn cầu (GHS) về Phân loại và Ghi nhãn Hóa chất. Giải thích về tượng hình

Tham khảo ACS.