[發明專利]一種酸化輔助水熱法制備高效氮化碳納米棒光催化劑的方法

有效

• 申請號: 201710942150.8
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107715903B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 陳志鴻;王新;馬歌;呂海欽
• 申請（專利權）人: 肇慶市華師大光電產業研究院
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C02F1/30;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛

本發明涉及一種酸化輔助水熱法制備高效氮化碳納米棒光催化劑的方法，所述方法如下：S1：以尿素為前驅體，在馬弗爐中煅燒制備普通類石墨相層狀氮化碳；S2：將制得的氮化碳粉末分散于濃度為1～3mol/L的強酸溶液中持續攪拌并酸化處理2～3小時，然后收集并水洗；S3：以水為溶劑對S2所得氮化碳粉末進行水熱處理，水熱處理溫度為150～200℃，水熱處理時間為3～5小時；S4：將水熱處理所得產物水洗后干燥即得所述氮化碳納米棒光催化劑。本發明提供的方法與模板法制備棒狀結構氮化碳相比，實驗操作簡單、過程安全有效，可重復性強。相比于傳統的類石墨相層狀氮化碳，本發明提供的方法制備得到的氮化碳納米棒具有穩定的形貌結構、更大的比表面積和優異的光催化性能。

技術領域

本發明涉及催化技術領域，具體地，涉及一種酸化輔助水熱法制備高效氮化碳納米棒光催化劑的方法。

背景技術

近年來，科學技術的迅猛發展，經濟的飛速增長，不僅為全人類帶來了巨大的物質財富和便捷輕松的生活，同時也帶來了能源的消耗和環境污染問題的加劇。三廢（廢水、廢氣、廢渣）污染物不加處理直接向環境中排放所導致的環境污染已嚴重影響到了人類的日常生活質量。如何妥善處理這些環境問題，又不造成新的污染和資源浪費，將關乎到人類社會可持續發展的正常進行。現如今，最大的清潔能源就是太陽能，而光催化技術就是一種可以直接利用太陽能達到能源轉換，污染物治理目的的技術，在治理環境污染問題，解決能源危機等方面展現了巨大的潛力。

除了傳統的金屬氧化物半導體，非金屬半導體光催化劑的開發也成為近幾年光催化領域的一個研究熱點，其中就包括氮化碳（C₃N₄）。氮化碳常見的存在形式是石墨相多層結構，由碳、氮原子相互交替形成六元環，不同六元環之間通過C-C鍵相互連接形成的二維材料。氮化碳屬于窄帶隙半導體，禁帶寬度為2.7eV，吸收邊在450nm左右，對可見光有很好的響應，在可見光照射下具有很強的光催化活性。但是，傳統的制備方法得到的氮化碳只是具有類石墨相的層狀結構，由于層與層之間結合緊密，片狀結構過大，導致比表面積小，從而限制了氮化碳光催化性能的提高。

為了進一步提高氮化碳的光催化活性，拓展其在環境能源領域的應用，對傳統的類石墨相氮化碳進行進一步的處理以增加其比表面積，將更有助于光催化反應的進行。相對于傳統的類石墨相氮化碳，棒狀結構的氮化碳具有更大的比表面積。目前已有研究人員采用模板法制備出棒狀結構的氮化碳，但是由于模板法后期還需要一系列的反應去除模板，實驗步驟繁瑣，并且用到的需要試劑對人體也有較大的危害性。因此，仍需研究一種實驗操作簡單、過程更加安全有效的棒狀結構氮化碳的制備方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種酸化輔助水熱法制備高效氮化碳納米棒光催化劑的方法，本發明提供的方法與模板法制備棒狀結構氮化碳相比，實驗操作簡單、過程安全有效，可重復性強。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種酸化輔助水熱法制備高效氮化碳納米棒光催化劑的方法，所述方法如下：

S1：以尿素為前驅體，在馬弗爐中煅燒制備普通類石墨相層狀氮化碳；

S2：將制得的氮化碳粉末分散于濃度為1～3mol/L的強酸溶液中持續攪拌并酸化處理2～3小時，然后收集并水洗；

S3：以水為溶劑對S2所得氮化碳粉末進行水熱處理，水熱處理溫度為150～200℃，水熱處理時間為3～5小時；

S4：將水熱處理所得產物水洗后干燥即得所述氮化碳納米棒光催化劑。

優選地，S2中，S2中，所述強酸的濃度為3mol/L，處理時間為2小時。

優選地，S2中，所述強酸為鹽酸、硝酸或硫酸中的一種或幾種。

優選地，S3中，所述水熱處理的溫度為180℃，水熱處理的時間為3h。