三聚氰胺——昔日毒分子，今日大用途

08-10

三聚氰胺——昔日毒分子，今日大用途

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眾所周知，三聚氰胺昔日被廣泛關注源於2008年的三鹿毒奶粉事件。當時很多嬰兒食用了三鹿奶粉後患了腎結石，最終的罪魁禍首竟是這個不起眼的小分子——三聚氰胺，當時可謂是人心惶惶。如今該事件已經平息多年，大家對於三聚氰胺的印象或許還是一個「毒分子」，但每種物質都有它存在的道理，三聚氰胺有什麼用途呢？

首先來看看它的結構：

這是一個三嗪（三個氮作為雜原子的苯）的結構，每個碳上的氫被一個氨基取代。之所以以前在奶粉中摻雜三聚氰胺，是看重了其高含氮量與價格低廉的優點，而傳統的食品檢測蛋白質又是通過檢測其含氮量來實現的，因而可以達到以假亂真的效果。

事實上，三聚氰胺有很多用途，比如與甲醛縮合形成三聚氰胺樹脂，被廣泛應用於木質建築模板的製造和加工中，還有用于海綿、顏料等等。

除了以上用途，三聚氰胺還有一個非主流應用：合成石墨相氮化碳（g-C3N4)的原料。那麼石墨相氮化碳又是什麼呢？且看其結構：

看起來是不是很均勻對稱？

g-C3N4是通過三聚氰胺等聚合而成的，商業上用來做塗層，也被報道是一種很好的儲氫材料。近年來發現這種結構的特殊的材料並不簡單，其N原子與C原子之前有π電子云的重疊，形成一個大的二維平面π共軛結構（雖然N的雜化是三角錐型的，但其與C的共軛使其處於同一平面，具有一定的張力），層與層之間通過C、N極性的相互吸引而具有較強的穩定性（不像石墨烯全是C、C相互作用）。這種大π電子云相互作用使其成為一種帶隙較窄的半導體，是一種很好的光吸收劑。當光照射到其上，電子會從基態激發到激發態，產生空穴和光生電子。在助催化劑作用下，空穴可以起氧化作用，光生電子可以起還原作用，從而可以應用到如CO2還原、光催化分解水等領域。（如圖）

Bing Yue et al 2011 Sci.

Technol. Adv. Mater. 12

034401 doi:10.1088/1468-6996/12/3/034401

當然，目前石墨相氮化碳的光催化性能還遠未達到商業化的水平，不過可以預期在不久的將來，以三聚氰胺為原料的g-C3N4將會在如光催化分解水、CO2還原等關係到能源、環境的重大領域大放光彩，屆時三聚氰胺也可以「將功贖罪」了。