氮化碳是一种具有类石墨结构的二维聚合物材料，由于具有良好的物理化学稳定性、独特的化学结构和电子能带结构，近年来作为经济、稳定、非金属的富氮碳材料广泛应用于各个领域。氮化碳的分子结构决定了氮化碳相关的物理化学性质，进而影响氮化碳的相关性能和应用。因此，氮化碳的分子结构设计是提升氮化碳性能的重要手段之一。
氮化碳不仅具有丰富的聚合物性质和类石墨材料的特性，还具有独特的面内空隙和层内氢键，这些特性都为氮化碳的分子结构设计提供了多种可能。近年来，多篇综述已经系统地阐述及归纳了氮化碳材料的制备及其应用，但对于氮化碳分子结构设计的理解仍局限于通过分子共聚合和原子掺杂改善氮化碳对可见光的吸收，忽视了氮化碳自身丰富的表界面性质，缺少对氮化碳分子结构设计的独特性、重要性的深层次探讨及深入解析这些分子结构-性能关系的综述论文。
东南大学的张袁健教授团队自2009年来在氮化碳分子结构设计方面做出了许多原创性工作：较早报道了质子化的氮化碳材料，并在此基础上首次发现了氮化碳的光电化学行为（J. Am. Chem. Soc., 2009, 131, 50，ESI高被引）；通过异相磷原子掺杂显著地提高了氮化碳的光电转化效率和导电性能（J. Am. Chem. Soc.,2010, 132, 6294，ESI高被引）；通过质子化和插层效应显著提高了氮化碳的溶解度，并在此基础上首次发现了氮化碳的液晶相（J. Am. Chem. Soc., 2015,137, 2179，ESI高被引）；通过非共价修饰（Energy Environ. Sci., 2011, 4, 4517，ESI高被引；J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 11698）；化学剪裁（ACS Nano, 2015, 9, 12480，ESI高被引）等方法成功制备了一系列新型的氮化碳纳米结构和异质结构材料，并探索了一系列基于氮化碳分子结构设计的独特应用，包括仿生竞争机制驱动的电致化学发光传感（J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 2801）和智能CO2响应性氮化碳水凝胶（ACS Nano, 2016, 10, 9036）。
近日，该团队结合自身在氮化碳分子结构的设计及应用的最新研究进展和该领域的研究现状，应邀在Chemical Society Reviews上发表题目为“Molecular Engineering of Polymeric Carbon Nitride: Advancing Applications from Photocatalysis to Biosensing and More”的进展报告，并选为外封面文章。该论文系统总结了氮化碳分子结构的设计方法，主要包括原子掺杂/分子共聚合、聚合程度调控、原子/离子配位调控、非共价修饰、共价修饰和分子间氢键调控，并深入讨论了这些氮化碳分子设计的方法-性能-应用关系。文章特别介绍了近年来氮化碳在分析传感、智能材料、催化和光电化学等方面的最新研究进展，最后展望了其在基础和应用研究中的机遇和挑战。
该论文作者为：Zhixin Zhou, Yuye Zhang, Yanfei Shen, Songqin Liu and Yuanjian Zhang
