[發明專利]一種薄層g-C3N4的制備方法

在審

• 申請號: 201810377550.3
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN108654668A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 江林;蘇菲靜;文鵬;梁志強;孫迎輝
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J35/10;B01J37/08;B01J37/10
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛

本發明涉及一種薄層g?C₃N₄的制備方法，它包括以下步驟：(a)將含氮前驅體置于400～650℃的溫度下進行煅燒，研磨得固體粉末；(b)向容器中加入所述固體粉末、堿片和水，超聲后轉移至反應釜中，置于80～150℃的溫度下進行反應，離心取濾渣；所述堿片為NaOH或KOH；(c)向另一容器中加入所述濾渣和水，超聲后轉移至反應釜中，置于80～150℃的溫度下進行反應，離心取濾渣進行冷凍干燥即可。這樣能夠獲得表面積高、形貌單一的薄層g?C₃N₄；而且該方法水熱溫度低、耗時短，為光催化劑提供了有效的途徑。

技術領域

本發明屬于催化劑領域，涉及一種光催化劑，具體涉及一種薄層g-C₃N₄的制備方法。

背景技術

有句話說“世界上最遙遠的距離不是生與死，而是我在北京路口牽著你的手卻看不到你的臉”，化石能源的使用不僅給我們帶來了方便與生活的繁榮，隨之而來還有環境的污染，而且化石能源屬于不再生能源，由此迫使我們尋求更為清潔的能源。

氫氣燃燒釋放出大量的能量，燃燒后生成水，清潔無污染。目前產氫的方式主要有三種，分別為：化石能源的重組再生，電催化與光催化。但是化石能源的重組再生仍然會產生CO₂等氣體，沒有解決空氣問題，電催化會消耗大量的能量，而光催化由于是利用太陽光而備受矚目。選擇效率高、能耗低，操作簡單方便的光催化劑則成為人們亟待解決的問題。

由于水的分解電極電勢為1.23eV，同時由于過電勢的存在，光催化劑的能帶位置應大于1.8eV以上。g-C₃N₄是一種類石墨的結構，層與層之間以分子力的作用相結合。近年來g-C₃N₄由于其屬于非金屬材料，其禁帶寬度較低(2.7eV)，可以吸收較寬范圍的太陽光光譜，且由于g-C₃N₄表面有不同程度的缺陷，該缺陷可以作為電子和空穴的捕獲中心，從而使電子與空穴分離后不易于復合同時提供豐富的活性位點等優點而頗受歡迎。

g-C₃N₄一般由單氰胺、三聚氰胺等經過加熱縮聚合成，如圖1所示；但是加熱縮聚合成的多半為bulk g-C₃N₄(即堆積g-C₃N₄)，其體相的g-C₃N₄是由單層的g-C₃N₄堆積而成，由于其分子間存在較為嚴重的堆積作用而導致其表面積較低，僅約10m²/g；在完全分散的狀態下單層的g-C₃N₄的比表面積高達2500m²/g，顯然將bulk g-C₃N₄剝離為單層或薄層的狀態具有現實的意義。目前的剝離技術主要有超聲剝離、堿金屬離子插層剝離以及酸堿刻蝕剝離的等方法，這些方法步驟復雜、條件苛刻而導致成本高昂。

發明內容

本發明目的是為了克服現有技術的不足而提供一種利用薄層g-C₃N₄的制備方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種薄層g-C₃N₄的制備方法，它包括以下步驟：

(a)將含氮前驅體置于400～650℃的溫度下進行煅燒，研磨得固體粉末；

(b)向容器中加入所述固體粉末、堿片和水，超聲后轉移至反應釜中，置于80～120℃的溫度下進行反應，離心取濾渣；所述堿片為NaOH或KOH；

(c)向另一容器中加入所述濾渣和水，超聲后轉移至反應釜中，置于160～300℃的溫度下進行反應，離心取濾渣進行冷凍干燥即可。