[發明專利]一種改性C3

有效

• 申請號: 201811053646.0
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109126683B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 張宏森;王君;劉琦;劉寧;劉靜媛;于靜;孫高輝;陳蓉蓉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學;哈爾濱海能拓科技發展有限公司
• 主分類號: B01J20/02
• 分類號: B01J20/02;B01J20/30;B01J27/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種復合材料的制備方法領域，具體涉及一種改性C₃N₄材料的制備方法領域。本發明通過引入含氧官能團，增大層間距，使Fe³⁺易于進入g?C₃N₄層間與材料表面含氧官能團作用進行吸附。利用在氮氣保護條件下煅燒，不但使鐵固定于材料表面，達到良好的復合，同時為g?C₃N₄提供了異質結，使材料在受到光照，產生光生電子迅速轉移，避免了光生電子與空穴復合喪失光催化效能。與g?C₃N₄復合使用的金屬離子數量非常少，因此本制備方法非常適用于貴金屬的復合材料。

技術領域

本發明涉及一種復合材料的制備方法領域，具體涉及一種改性C₃N₄材料的制備方法領域。

背景技術

類石墨碳氮化合物中C₃N₄環互相連接延伸擴展成一個二維平面，用n-雜原子取代在含有p共軛系統的石墨框架中, 在兩層之間保持0.326 nm的距離。因為它具有獨特的物理化學性質，g-C₃N₄已被廣泛應用于各種領域，如光催化領域、吸附領域、傳感器和化學物質模板。g-C₃N₄作為一個帶有合適的帶隙的半導體材料，在可見光范圍內光子能量大于光催化劑g-C₃N₄的帶隙，發生光激發，電子從價帶（VB）中的發生躍遷，躍遷到導帶（CB），形成電子-空穴對，電子、空穴可能在g-C₃N₄內部或表面復合，如無電子、空穴俘獲劑，儲備的能量立刻就會消耗掉，選用適當的俘獲劑俘獲電子或空穴，復合就會受到抑制，促進氧化還原反應發生。其在光催化和制氫領域具有廣闊的應用前景，因此C₃N₄的相應研究備受關注。

目前，C₃N₄應用存在的以下問題：

問題1：可見光利用率低。類石墨碳氮化合物C₃N₄最為突出的問題就是該類材料在可見光條件下的光催化效率低，這嚴重限制了該類材料的進一步應用。針對這個問題，進行了大量的研究，提高該類材料的可見光利用率，其主要的方式是通過C₃N₄和金屬及其氧化物復合改性。

問題2：C₃N₄和金屬氧化物缺少有效的復合方式。現有的g-C₃N₄改性方法都是將金屬、金屬氧化物、貴金屬與g-C₃N₄進行摻雜，甚至只是進行簡單的混合。盡管在復合后的材料在可見光區域的響應增強，但主要是金屬、金屬氧化物、貴金屬和g-C₃N₄光譜疊加結果，沒能達到復合改性的效果，不能使g-C₃N₄與摻雜物光催化帶隙有效的疊加，難以從根本上提高其對可見光的吸收能力。

問題3：金屬及其氧化物顆粒大，難以形成與g-C₃N₄相匹配的晶面，一方面造成絕大多數金屬及其氧化物無法與g-C₃N₄進行有效復合，造成浪費，尤其在貴金屬與g-C₃N₄復合改性方面尤其明顯；另一方面，金屬及其氧化物與g-C₃N₄之間接觸不充分，缺少快速轉移通道，嚴重影響催化效果。