[發(fā)明專利]一種六棱管狀氮化碳及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811207245.6
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109399584B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊萍;江志翔
• 申請（專利權(quán)）人: 濟南大學(xué)
• 主分類號: C01B21/082
• 分類號: C01B21/082;C01B3/02;B01J27/24;B01J35/10;B01J35/02
• 代理公司: 濟南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 賈波

本發(fā)明公開了一種六棱管狀氮化碳及其制備方法和應(yīng)用，制備方法為：將含氮有機前驅(qū)體升溫至450～600℃進(jìn)行煅燒，得到塊狀氮化碳；將塊狀氮化碳分散于水，在150～200℃進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到絮狀物；將絮狀物升溫至450~750℃進(jìn)行煅燒，得到六棱管狀氮化碳。本發(fā)明方法簡單易行，且價格低廉，重復(fù)性好，對于管狀材料的合成極具啟發(fā)意義。本發(fā)明所得六棱管狀氮化碳形貌特殊，極具創(chuàng)新性，且尺寸分布均勻，與傳統(tǒng)的二維形貌例如氮化碳納米片相比具有更高的比表面積，有利于提供更多的活性位點提高反應(yīng)活性。在可見光光催化產(chǎn)氫方面，其較為優(yōu)異的光催化性質(zhì)也是普通片狀氮化碳所不能企及的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種特殊微觀形貌的氮化碳，具體涉及一種六棱管狀氮化碳及其制備方法，還涉及該六棱管狀氮化碳作為可見光光催化產(chǎn)氫催化劑的應(yīng)用，屬于半導(dǎo)體材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

氮化碳作為一種有機半導(dǎo)體，由于其具有較為合適的帶隙結(jié)構(gòu)（～2.7eV），因此是一種極為優(yōu)異的光催化劑。近些年來，人們不斷地對其進(jìn)行改性，包括離子摻雜，異質(zhì)結(jié)，改變形貌等方式。對比一系列文獻(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)，管狀氮化碳材料具有最為優(yōu)異的可見光光催化產(chǎn)氫性質(zhì)。這主要是由于管狀形貌的存在有利于電子沿著管軸方向發(fā)生移動，從而加速電子-空穴的分離。然而，人們對管狀氮化碳的合成大多局限于模板法，如若模板清除不完全，極易對氮化碳的性質(zhì)產(chǎn)生巨大影響。由此，人們探索了一系列的方法對其進(jìn)行改進(jìn)，如軟模板法等等。然而對于非模板法仍是難以實現(xiàn)的方法，尤其是通過非模板法來精確合成均勻的管狀氮化碳，這更是難上加難。

專利201810195607.8 公開了一種鈷離子摻雜的氮化碳空心四棱柱，制備方法是：將含氮有機前驅(qū)體、二價鈷鹽、水配成溶液，將溶液加熱沸騰，然后冷卻降溫析晶，將所得結(jié)晶煅燒，得到。該方法采用非模板法制備氮化碳，通過離子誘導(dǎo)實現(xiàn)形貌，所得氮化碳為中空的四棱柱狀，橫截面為四邊形。

專利CN201610219084.7公開了 一種氮化碳納米管，制備方法是：將尿素與碳酸氫鈉按摩爾比制成尿素溶液，然后降溫使溶液整體冷凍，得到均勻的白色塊狀固體；再將白色塊狀固體迅速轉(zhuǎn)移至真空冷凍干燥器中，在真空度≤20Pa，冷凍溫度≤-50℃條件下冷凍干燥，然后在氮氣氣氛爐中煅燒得到。該方法采用軟模板方法制備氮化碳，通過碳酸氫鈉分解產(chǎn)生的CO₂實現(xiàn)納米管形貌，所得納米管為中空管狀，橫截面為圓形或類圓形。

發(fā)明內(nèi)容

目前，還未見六棱管狀氮化碳的相關(guān)報道，本發(fā)明的目的就是提供一種六棱管狀氮化碳，以擴大氮化碳的微觀形貌，該特殊形貌的氮化碳尺寸分布均勻，形貌可重復(fù)性好，具有優(yōu)異的可見光光催化產(chǎn)氫性質(zhì)。

本發(fā)明的另一目的是提供該六棱管狀氮化碳的制備方法及應(yīng)用，該方法操作過程簡單，成本低，可重復(fù)性好，便于工業(yè)化生產(chǎn)，所得產(chǎn)品尺寸均勻、比表面積大，具有優(yōu)異的可見光光催化產(chǎn)氫性質(zhì)，可以作為可見光光催化產(chǎn)氫催化劑。

本發(fā)明具體技術(shù)方案如下：

一種六棱管狀氮化碳，其有效成分為氮化碳，其形貌為六棱管狀，也可以稱之為中空的六棱柱狀，該六棱管的外壁（也稱外側(cè)壁）橫截面和內(nèi)壁（也稱內(nèi)側(cè)壁）橫截面均為六邊形。

進(jìn)一步的，上述六棱管狀氮化碳的長度為50~70μm，內(nèi)壁橫截面的邊長為400~600nm，壁厚為100~200 nm。

本發(fā)明還提供了上述六棱管狀氮化碳的制備方法，該方法包括以下步驟：

（1）將含氮有機前驅(qū)體升溫至450～600℃進(jìn)行煅燒，得到塊狀氮化碳；

（2）將塊狀氮化碳分散于水，在150～200℃進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到絮狀物；

（3）將絮狀物升溫至450~750℃進(jìn)行煅燒，得到六棱管狀氮化碳。