[發(fā)明專利]一種堿化氮化碳納米管的制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010902865.2
• 申請(qǐng)日: 2020-09-01
• 公開（公告）號(hào): CN112028038B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周易;周亮;周彥波;劉勇弟;雷菊英;張金龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B21/082
• 分類號(hào): C01B21/082;B82Y30/00;B82Y40/00;B01J27/24;B01J21/18
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本發(fā)明提供了一種堿化氮化碳納米管的制備方法，采用氯化銨和氯化鉀先水熱堿化合成堿化三聚氰胺納米棒，再通過煅燒的方式合成堿化氮化碳納米管。該方法將水熱法和煅燒法結(jié)合，在成功將大量羥基接在氮化碳表面的同時(shí)保持了六方納米管的特定形貌。其中羥基的成功引入，使雙氧水的自分解得到了有效的抑制，在不加犧牲劑的情況下，實(shí)現(xiàn)了高效光催化自發(fā)產(chǎn)雙氧水，同時(shí)，通過pH的檢測(cè)揭示了影響光催化產(chǎn)雙氧水反應(yīng)的另一主要物種為質(zhì)子氫(H⁺)，質(zhì)子氫由氮化碳表面羥基的電離反應(yīng)生成，促進(jìn)了光催化合成雙氧水。這部分工作為在自發(fā)體系中開發(fā)高效非金屬產(chǎn)雙氧水光催化劑提供了一種新方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種堿化氮化碳納米管的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

H₂O₂因其獨(dú)特的性質(zhì)在環(huán)境修復(fù)、生物處理和化工等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前，工業(yè)上普遍采用蒽醌法、醇氧化法和電化學(xué)合成等方法制備H₂O₂。但是，這些工藝在制備過程中耗能較高且產(chǎn)生大量的有機(jī)副產(chǎn)物，對(duì)環(huán)境造成很大影響。因此，對(duì)經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保的H₂O₂生產(chǎn)方法的開發(fā)顯得尤為重要。

以半導(dǎo)體為基礎(chǔ)的光催化還原氧氣產(chǎn)生H₂O₂被認(rèn)為是一種非常有前景的制備方法。Shiraishi等人則發(fā)現(xiàn)富含表面缺陷的介孔氮化碳比普通體相氮化碳在光催化產(chǎn)H₂O₂上表現(xiàn)出更好的活性。在上述的這些半導(dǎo)體光催化產(chǎn)H₂O₂體系中，研究人員均額外添加了一些犧牲劑來獲得較高的H₂O₂產(chǎn)量。乙醇是被使用最多的犧牲劑，其主要機(jī)理為溶液中的乙醇可以捕獲光生空穴并產(chǎn)生氫離子(公式1-1)，參與H₂O₂的合成反應(yīng)(公式1-2)。此外，乙醇及時(shí)地消耗了空穴，以利于進(jìn)一步生成更多的電子，促進(jìn)其還原氧氣生成H₂O₂的反應(yīng)。然而，在工業(yè)生產(chǎn)中持續(xù)不斷地添加犧牲劑不但加大了產(chǎn)品純化難度而且增加了生產(chǎn)成本，所以這并不是一個(gè)可持續(xù)的解決方案。

R-CH₂OH+2h⁺→R-CHO+2H⁺ 1-1

O₂+2H⁺+2e^-→H₂O₂ 1-2