[發明專利]全可見光譜響應的氮化碳基三元復合光催化劑及其制備

有效

• 申請號: 202010928866.4
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112007683B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 孫建華;陸楊;楊振;譚宇燁;張慧;上官莉;牟志剛
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J37/34;B01J37/08
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 杭行

本發明公開一種全可見光譜響應的氮化碳基三元復合光催化劑及其制備。制備時首先將聚三嗪亞胺（PTI）納米片分散在含有芳香族有機物（Ph）的有機醇類溶劑中超聲至均勻分散后，加入氰胺，60℃水浴加熱攪拌至產生白色沉淀，真空干燥得到白色固體粉末，然后在空氣氛圍下熱聚合制備得到氮化碳基三元復合光催化劑PTI/Ph/GCN。本發明公開的制備方法簡單，所得的氮化碳基三元復合光催化劑在可見光范圍內（200~800 nm）具有全光譜響應特性，在能量轉換和環境治理方面具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及材料制備技術領域，具體涉及一種全可見光譜響應的氮化碳基三元復合光催化劑及其制備。

背景技術

近些年，半導體光催化劑因其“綠色”的特性，在解決環境有機污染和能源危機問題方面得到了較為廣泛的應用。在眾多現有的光催化劑中，聚合半導體氮化碳作為輕質非金屬半導體，因具備適宜的能帶結構，良好的穩定性和易于制備等優點，成為最具應用前景的半導體材料之一。但是，現有技術中的氮化碳材料普遍只有相對較窄的可見光譜吸收范圍（560nm），限制了其在可見光催化領域的應用。

氮化碳由于具有較強的面內π共軛鍵，在三嗪環邊緣殘余的胺基能為π共軛體系的拓展提供理想位點，從而可以通過擴大共軛體系來拓展其對可見光的吸收范圍。

目前，還沒有關于將聚三嗪亞胺（PTI）、石墨相氮化碳（GCN）和芳香族有機物（Ph）通過共價鍵結合形成三元復合氮化碳基光催化劑的報道。為此，本申請利用不同晶相的氮化碳，通過與含孤對電子的p-π共軛芳香族化合物（Ph）發生縮聚反應，形成PTI/Ph/GCN氮化碳基三元復合光催化劑，以期能拓展復合物的光譜響應范圍，提高光催化劑的光電響應性能，進一步推動光催化技術的發展及其實際應用。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中的不足，提供一種具有全可見光譜響應性能的氮化碳基三元復合光催化劑，該催化劑對可見光的響應拓展至全可見光區（200~800 nm），具有較高的光電響應性能；且其制備工藝簡單，操作方便，容易實現工業化生產，在能量轉換和環境治理方面具有廣闊的應用前景。

本發明的技術方案為：

一種全可見光譜響應的氮化碳基三元復合光催化劑的制備方法，具體制備步驟為：

（1）將聚三嗪亞胺納米片分散在含孤對電子的p-π共軛芳香族有機物的有機醇溶液中，超聲至分散均勻；

（2）將一定比例的氰胺分散在步驟（1）所得溶液中并超聲；

（3）將步驟（2）所得混合溶液在60℃下攪拌至溶液中生成白色沉淀，接著真空干燥得到白色固體粉末；

（4）將白色固體粉末轉移至帶有蓋子的容器中，在馬弗爐中煅燒即可制得氮化碳基三元復合光催化劑PTI/Ph/GCN。

作為優選，步驟（1）中的芳香族有機物包括對苯二胺、均苯四甲酸二酐、對氨基苯甲醛。

作為優選，步驟（1）中芳香族有機物的有機醇溶液的濃度為 0.001~0.05 mol·L^-1。

作為優選，步驟（1）中聚三嗪亞胺與芳香族有機物的質量之比為2:1~100:1。

作為優選，步驟（1）中，有機醇包括乙醇、異丙醇和丁醇。

作為優選，步驟（2）所用氰胺與聚三嗪亞胺的質量比為1:1～50:1。

作為優選，步驟（1）中的超聲時間為2~8 h；步驟（2）中的超聲時間為1~4 h。

作為優選，步驟（3）中，真空干燥溫度為60~80 ℃，時間為12~24 h。

作為優選，在馬弗爐中進行煅燒時的升溫速率為2~20℃/min，熱聚溫度為500~650℃，熱聚恒溫時間為4~12 h。