[發明專利]一種利用p/n結原理制備新型碳氮非金屬光催化劑的方法

有效

• 申請號: 201910759924.2
• 申請日: 2019-08-16
• 公開（公告）號: CN110813345B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 趙剛;徐錫金;邢鈺鵬;馬文萱;王小珂;郝樹華;程艷玲
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C01B3/04;C01B13/02
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 商金婷

本發明屬于納米能源材料技術領域，具體涉及一種利用p/n結原理制備新型碳氮非金屬光催化劑的方法。本發明包括以下步驟：(1)將胺類原料和溶劑加熱，得到第一產物；(2)將第一產物在惰性氣體保護下，升溫，加熱，得到p型CN光催化劑；(3)將胺類原料混合鹵素銨鹽與溶劑加熱，得到第二產物；(4)將第二產物在惰性氣體保護氛圍，升溫，加熱，得到n型CN光催化劑；(5)將p型CN光催化劑和研磨混合，再置于瓷舟內放入管式爐中，惰性氣體保護氛圍，升溫，淬火，得到本發明的光催化劑。本發明利用p/n結原理制備新型碳氮非金屬光催化劑，原材料環保，具有對環境無毒、所需條件低、產量高的特點，不需要昂貴的儀器設備。

技術領域

本發明屬于納米能源材料制備技術領域，具體涉及一種利用p/n結原理制備新型碳氮非金屬光催化劑的方法。

背景技術

二維(2D)石墨烯類碳氮光催化劑(g～CxNy)由于其良好的可見光響應性，近年來受到了廣泛的研究關注，其具有比表面積較大、無毒、價格低廉等優點。但是，在過去幾十年來在非金屬和全解水領域，CN光催化劑的效果幾乎沒有什么重大突破。

本發明人在對本發明進行研究之前，檢索了了大量的專利文獻和期刊文獻。檢索結果表明所有CN光催化劑均為n型結構，這是由于它們的碳和氮比例不同造成的(D.J.Martin,K.Qiu,S.A.Shevlin,A.D.Handoko,X.Chen,Z.Guo and J.Tang,Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,9240；b)X.H.Li,J.S.Zhang,X.F.Chen,A.Fischer,A.Thomas,M.Antonietti,and X.C.Wang,Chem.Mater.2011,23,4344；c)G.G.Liu,T.Wang,H.B.Zhang,X.G.Meng,D.Hao,K.Chang,P.Li,T.Kako and J.H.Ye,Angew.Chem.Int.Ed.2015,54,13561.)。

一般來說，大多數研究人員使用p型金屬基材料和n型CN來復合得到光催化劑，這個思路來自于硅基太陽能電池的pn結原理。這種結構可以大大提高光催化劑的效率。例如，ZnO/g～C₃N₄復合材料與純g～C₃N₄相比，光催化劑具有良好的光催化活性(J.X.Sun,Y.P.Yuan,L.G.Qiu,X.Jiang,A.J.Xie,Y.H.Shen,J.F.Zhu,Dalton Trans.2012,41,6756)。但是，上述的復合光催化劑已經不屬于非金屬光催化劑，而且很多金屬基材料都是貴和有毒的。

因此，針對上述的缺陷，需要設計一種p型非金屬CN光催化劑，然后與普通的n型非金屬CN光催化劑復合，發明一種新型的具有pn結的非金屬p～CN/n～CN光催化劑結構。

發明內容

為了解決上述的技術問題，本發明提供了一種對環境無毒、所需條件低、產量高且不需要昂貴的儀器設備的利用p/n結原理制備新型碳氮非金屬光催化劑的方法；

本發明利用p/n結原理制備新型碳氮非金屬光催化劑的方法是通過下述的技術方案來解決以上的技術問題的：

一種利用p/n結原理制備新型碳氮非金屬光催化劑的方法，包括以下步驟：

(1)將胺類原料和溶劑置于容器中，加熱，得到第一產物；

(2)將第一產物置于瓷舟再進入管式爐中，惰性氣體保護氛圍下，升溫，加熱，得到p型CN光催化劑；

(3)將胺類原料混合鹵素銨鹽與溶劑放入容器中，加熱，得到第二產物；

(4)將第二產物置于瓷舟內再放入管式爐中，惰性氣體保護氛圍，升溫，加熱，得到n型CN光催化劑；

(5)將p型CN光催化劑和n型CN光催化劑研磨混合，再置于瓷舟內放入管式爐中，惰性氣體保護氛圍，升溫，淬火，得到具有pn結的非金屬p～CN/n～CN光催化劑；