[發明專利]具有不同形貌的g-C3N4光催化劑的制備方法有效
| 申請號： | 201410116141.X | 申請日： | 2014-03-26 |
| 公開（公告）號： | CN103818887A | 公開（公告）日： | 2014-05-28 |
| 發明（設計）人： | 朱申敏;廖永亮;張荻;殷超;孫治華;婁湘虹 | 申請（專利權）人： | 上海交通大學 |
| 主分類號： | C01B21/082 | 分類號： | C01B21/082;B01J27/24;B01J35/02 |
| 代理公司： | 上海科盛知識產權代理有限公司 31225 | 代理人： | 蔣亮珠 |
| 地址： | 200240 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 具有 不同 形貌 sub 光催化劑 制備 方法 | ||
技術領域
本發明涉及一種光催化技術領域的半導體催化劑的制備方法，具體是指具有不同形貌的g-C3N4光催化劑的制備方法。
背景技術
光催化技術是一種利用光催化劑在光照射下發生催化反應的技術，一般是多種相態之間的反應，是一種在能源和環境領域有著重要應用前景的綠色技術。半導體光催化劑能夠在光的照射下激發產生電子和空穴，在半導體表面發生氧化還原反應，從而實現水的分解或使有機物污染物的分解，實現光能的利用和轉化。
作為一種新型的半導體材料，g-C3N4以其獨特的組成與結構以及可見光催化活性等特點成為研究的熱點。怎樣最大限度地提高光生電子和空穴的分離，成為提高g-C3N4光催化效率的關鍵。為了提高g-C3N4的催化效率，科學家們做了一系列的努力。許多學者致力于將g-C3N4與其他物質復合來解決這個難題。例如，Yan?S?C等人(Yan?S?C.Lv?S?B.Li?Z?S.Zou?Z?G.Organic-inorganic?composite?photocatalyst?of?g-C3N4and?TaON?with?improved?visible?light?photocatalytic?activities[J].Dalton?Trans.2010，39：1488-1491.(具有更好可見光催化性能的g-C3N4/TaON的有機-無機復合光催化劑))通過球磨加熱的方法制備了有機-無機復合光催化材料g-C3N4/TaON復合物。制備得到的復合物降解羅丹明B的性能高于純g-C3N4或純TaON。這種增強的光催化性能主要得益于在半導體的內部和表面的電子-空穴對分離能力都增強了。同時也有不少學者致力于從改進g-C3N4本身結構來提高光催化性能。如Menny?Shalom等人(Improving?Carbon?Nitride?Photocatalysis?by?Supramolecular?Preorganization?of?Monomers，J.Am.Chem.Soc.2013，135，7118-7121(通過預處理單體形成超分子結構制取光催化性能提高的g-C3N4))通過采用三聚氰胺與三聚氰酸制備超分子前驅體后煅燒，得到了空心結構的g-C3N4光催化劑，提高了比表面積，其光催化性能也有了很大提高。
在研究中發現，尿素為弱堿性，能與弱酸性的三聚氰酸形成脲氰尿酸鹽。同時，尿素可以溶于乙醇，利于與另外兩者的均勻結合。將尿素加入到通過氫鍵形成的三聚氰胺與三聚氰酸超分子體系中，有望形成鹽-超分子共存體系，通過三者比例的調控，利用高溫下反應，得到結構優異，比表面積更高的g-C3N4，從而提供更多活性反應點和促進光生電子-空穴的分離效率，進而提高光催化效率。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種可提高比表面積，提高光生電子、空穴分離效率的具有不同形貌的g-C3N4光催化劑的制備方法。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種具有不同形貌的g-C3N4光催化劑的制備方法，其特征在于，將三聚氰胺，尿素和三聚氰酸加入到無水乙醇溶液中，通過攪拌，超聲，再攪拌，干燥過程得到前驅體，然后在管式爐中煅燒，最終制備得到不同形貌的g-C3N4光催化劑。
所述的不同形貌的g-C3N4光催化劑的形貌包括多孔塊體，空管鑲嵌或蠕蟲狀。
所述的前驅體通過以下方式制備得到：將三聚氰胺，尿素和三聚氰酸加入到無水乙醇溶液中，室溫下攪拌3-5h，然后超聲3-5h，取出樣品后在40-60℃水浴加熱并攪拌至樣品無明顯液體水，移入烘箱內干燥，得到所需的前驅體樣品。無水乙醇的用量按照5～15ml/g前驅體混合物總質量配置。
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