[發(fā)明專利]一種表面無定形碳摻雜的氮化碳光催化劑的制備方法

在審

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• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109529904A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設計）人: 黃樹全;許暉;李華明;徐遠國;葛飛躍;朱興旺
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J37/08;C02F1/30;C02F101/34
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本發(fā)明涉及光催化材料，特指一種表面無定形碳摻雜的氮化碳光催化劑的制備方法，屬于光催化材料制備技術領域。本發(fā)明僅僅通過在馬弗爐中煅燒尿素和苯丙二酸混合便可獲得能高效降解水體中雙酚A的氮化碳光催化劑材料。通過表面無定形碳摻雜可以有效的改變氮化碳表面的能帶結構，由于能帶結構的差異可以使得這種表面無定形碳摻雜的氮化碳表面和內部存在電勢差，從而構建出自身內建電場的材料，達到由內向外提取載流子的目的，進一步延長載流子的壽命，增加與氧氣和水反應的概率，促進活性自由基的生成，提升光催化降解活性。

技術領域

本發(fā)明涉及光催化材料，特指一種表面無定形碳摻雜的氮化碳光催化劑的制備方法，屬于光催化材料制備技術領域。

背景技術

雙酚A，作為一種塑料添加劑被廣泛的運用于塑料工業(yè)的生產(chǎn)中。然而，雙酚A已經(jīng)被證實是一種內分泌干擾物，進入生物體內會嚴重影響生理機能，具有致癌、致畸變的特點，并且它的分子結構穩(wěn)定，在自然界中非常難自降解。因此，去除工業(yè)廢水中的雙酚A顯得尤為重要。目前，常見的處理污水的方式有物理吸附，化學氧化，生物降解。但這些方式各有缺點，并且都無法處理低濃度的污染物。近幾年，新興起來的光催化降解技術，是一種利用太陽光作為驅動源將水水體中的有機污染物直接氧化為CO₂和H₂O的技術手段，光催化降解技術可以處理水體中低濃度的有機污染物，成為了目前研究的熱點。

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是近年來新興的一類可見光響應型有機半導體光催化劑。該材料具有物理化學性質穩(wěn)定，制備原料豐富易得，能吸收可見光的特點。但是通過常規(guī)方式制備得到的塊體g-C₃N₄存在導電率差，光生載流子復合率高，光催化活性低等缺點。通過對g-C₃N₄復合改性構建異質結結構，延長光生載流子的壽命，增加光生載流子與氧氣和水反應的概率，從而提升超氧自由基，羥基自由基，單線態(tài)氧等活性物種的產(chǎn)率，達到提升其光催化降解污染物效率的目的。雖然通過復合可以構建異質結結構增加載流子分離效率，但是目前的各種復合體系中，復合物各材料之間的界面接觸并不緊密，而且在界面處還會出現(xiàn)非常多的缺陷，這些缺陷會扮演著載流子陷阱的角色，這就使得絕大部分的載流子不能有效的利用。因此，需要開發(fā)新的手段來更加有效的提取載流子。

發(fā)明內容

為了克服現(xiàn)有復合材料光催化劑載流子利用率不高的缺點，本發(fā)明提供一種操作簡單，簡便易行，僅僅通過在馬弗爐中煅燒尿素和苯丙二酸混合便可獲得能高效降解水體中雙酚A的氮化碳光催化劑材料。通過表面無定形碳摻雜可以有效的改變氮化碳表面的能帶結構，由于能帶結構的差異可以使得這種表面無定形碳摻雜的氮化碳表面和內部存在電勢差，從而構建出自身內建電場的材料，達到由內向外提取載流子的目的，進一步延長載流子的壽命，增加與氧氣和水反應的概率，促進活性自由基的生成，提升光催化降解活性。利用本發(fā)明的方法制備出的無定形碳摻雜的氮化碳光催化劑材料顯示出了非常高的光催化降解水體中雙酚A活性。本發(fā)明工藝簡單，重現(xiàn)性好，且所用原材料十分廉價易得，便于批量生產(chǎn)。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用的技術方案，具體步驟如下：

(1)表面無定形碳摻雜氮化碳前驅體的準備：將一定量的尿素和一定量的苯丙二酸混合均勻后置于陶瓷坩堝中并蓋上坩堝蓋；

(2)將陶瓷坩堝置于馬弗爐中升溫至一定溫度后煅燒，煅燒后自然冷卻至室溫即可得到表面無定形碳摻雜的氮化碳光催化劑材料。

優(yōu)選的，步驟(1)所述尿素與苯丙二酸的質量比為1000:1-1000:9；優(yōu)選1000:3。

優(yōu)選的，步驟(1)所述混合方式為固相混合。

優(yōu)選的，步驟(2)所述馬弗爐升溫速率為1-10℃/min。

優(yōu)選的，步驟(2)所述馬弗爐煅燒溫度為500-580℃，保持時間為0.5-4h。