[發明專利]一種非金屬PI-g-C3

在審

• 申請號: 202010141740.2
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111229282A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 王雁;趙旭;李蔣;王慧
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J31/02;C02F1/30;C02F1/72;C02F101/30;C02F101/34
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本發明屬于光催化材料技術領域，公開了一種非金屬PI?g?C₃N₄纖維膜光催化劑及其制備方法。該催化劑的組成不含金屬元素，催化劑的宏觀形態為纖維膜，纖維膜由PI?g?C₃N₄纖維組成。本發明還提供非金屬PI?g?C₃N₄纖維膜光催化劑的制備方法。所制備的PI?g?C₃N₄纖維膜可以膜的形態應用于光催化反應過程中，易于操作和回收。該纖維膜在可見光照射下，并在過一硫酸鹽(PMS)存在時，可催化降解水中有機污染物。本發明工藝設備簡單，操作性強，適于規模化生產。

技術領域

本發明涉及一種非金屬PI-g-C₃N₄纖維膜光催化劑及其制備方法，屬于光催化材料技術領域。

背景技術

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一種具有潛力的半導體光催化劑，具有可見光響應性能、不含金屬元素、穩定性好等特點。但是，g-C₃N₄存在光生電子-空穴分離效率低、導電性差、活性低等缺點。通過將g-C₃N₄與其他半導體材料復合，可以有效提高其催化活性。目前，用于復合g-C₃N₄的半導體材料主要為BiVO₄、TiO₂、Ag₃PO₄等金屬半導體。然而，含金屬的光催化劑在使用過程中容易發生金屬溶出，對環境造成潛在危害。

苝酰亞胺(PTCDI，簡稱PI)是一種具有離域π-π電子結構的n-型有機半導體光催化劑，在可見光范圍內具有寬而強的吸收，具有良好的電子轉移能力、熱穩定性和光穩定性。PI修飾可以顯著增強半導體材料的電子轉移能力，增強光生電子-空穴的分離效率。苝酸二酐(PTCDA)是PI常用的前驅體。目前，由研究者通過PTCDA與g-C₃N₄在N₂氣氛下反應，制備了PI修飾的氮化碳光催化劑(PI-g-C₃N₄)。然而，目前的PI-g-C₃N₄制備方法繁瑣，且制備的PI-g-C₃N₄局限于粉末狀態。

發明內容

本發明提供了一種非金屬PI-g-C₃N₄纖維膜光催化劑及其制備方法，得到了光催化活性高且具有膜形態的非金屬光催化劑。

本發明的目的是制備具有可見光響應的非金屬纖維膜催化劑。

本發明中涉及以下術語，含義均做如下解釋：

三聚氰酸：化學式為C₃H₃N₃O₃，英文名稱為Cyanuric acid。

苯并胍胺：化學式為2,4-Diamino-6-phenyl-1,3,5-triazine，英文名稱為Benzoguanamine。

石墨相氮化碳：化學式為graphite-C₃N₄，簡寫為g-C₃N₄。

苝酰亞胺：化學式為Perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic imide，簡稱PTCDI，該專利中進一步簡稱為PI。

苝酸二酐：化學式為Perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic dianhydride，簡稱PTCDA。