[發(fā)明專利]一種高結(jié)晶寬吸收的氮化碳光催化材料的制備方法及使用方法

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• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112371160A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林先剛;陳業(yè)農(nóng)
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽中醫(yī)藥大學(xué)
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C01B21/082;C01B3/04
• 代理公司: 北京力量專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 徐冬

本發(fā)明公開了一種高結(jié)晶寬吸收的氮化碳光催化材料的制備方法，包括以下操作步驟：(1)將尿素采用粉末壓片機(jī)在模具中壓制成型，得到尿素片；(2)將尿素片采用900?1100MHz的頻率微波加熱處理后，自然冷卻至室溫，得到氮化碳材料。采用本發(fā)明制得氮化碳光催化材料結(jié)晶度高，光響應(yīng)范圍寬，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，并且不含金屬、無毒無害、原材料易得，價格低廉；本發(fā)明制備高結(jié)晶度寬吸收的改性氮化碳材料的方法，操作簡單、重復(fù)性高，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的連續(xù)生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光解催化反應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高結(jié)晶寬吸收的氮化碳光催化材料的制備方法及使用方法。

背景技術(shù)

隨著人類社會的高速發(fā)展，對能源需求與日俱增，同時大量化石能源被消耗，產(chǎn)生大量有毒和溫室氣體。對環(huán)境造成嚴(yán)重危害。自發(fā)現(xiàn)二氧化鈦可以進(jìn)行光解水產(chǎn)氫后，半導(dǎo)體光催化材料廣泛應(yīng)用在光解水產(chǎn)氫、二氧化碳還原、有機(jī)污染物降解、消毒殺菌、有機(jī)合成等領(lǐng)域。然而大部分光催化材料為金屬化合物且吸收太陽光范圍較小，對環(huán)境造成了污染，提高了價格成本，降低了太陽能的利用效率。因此開發(fā)可見光響應(yīng)的非金屬光催化劑具有重大意義。

石墨相氮化碳是一種非金屬有機(jī)聚合物半導(dǎo)體材料，由于具有無毒無害，易制備，有可見光吸收，價格低廉，穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)而成為近十幾年光催化材料的研究熱點(diǎn)。但由于氮化碳本身是聚合物，傳統(tǒng)方法得到的結(jié)晶度較低，光生電子和空穴容易復(fù)合，同時具有相對較大的帶寬(2.7eV),只能吸收460nm以下的可見光，這些固有缺點(diǎn)最終導(dǎo)致傳統(tǒng)方法制備的氮化碳材料光催化效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種高結(jié)晶寬吸收的氮化碳光催化材料的制備方法及使用方法，目的是采用微波照射尿素壓片的策略，得到一種結(jié)晶度高且光吸收范圍大的改性氮化碳材料，兩種因素的協(xié)同作用，最終光催化效果明顯提高。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是：

一種高結(jié)晶寬吸收的氮化碳光催化材料的制備方法，包括以下操作步驟：

(1)將尿素采用粉末壓片機(jī)在模具中壓制成型，得到尿素片；

(2)將尿素片采用900-1100MHz的頻率微波加熱處理后，自然冷卻至室溫，得到氮化碳材料。

具體地，上述步驟(1)中，壓制時壓制的壓力為2-24MPa。

具體地，上述步驟(2)中，尿素片微波加熱時的容器為氧化鋁坩堝，微波加熱時，先將尿素片放置在第一氧化鋁坩堝中，然后在第一氧化鋁坩堝上倒扣一個容積為第一氧化鋁坩堝2倍的的第二氧化鋁坩堝，然后再將組合后的坩堝放置在容積的為第二氧化鋁坩堝容積5倍的第三氧化鋁坩堝中，最后在第三氧化鋁坩堝中填滿氧化銅，蓋住第二氧化鋁坩堝，最后再將三個組合后的坩堝進(jìn)行微波加熱處理。

具體地，上述步驟(2)中，微波加熱處理的時間為25-35min。

本發(fā)明還提供一種高結(jié)晶寬吸收的氮化碳光催化材料的使用方法，包括以下操作步驟：

(1)將氮化碳光催化材料放置于光催化分解水反應(yīng)器中；

(2)向光催化分解水反應(yīng)器中加入三乙醇胺水溶液作為犧牲劑；

(3)向其中加入氯鉑酸作為助催化劑并密封；

(4)向光催化分解水反應(yīng)器中通入氬氣，除去光催化分解水反應(yīng)器中的空氣；

(5)打開磁力攪拌器，打開光源，進(jìn)行光解水產(chǎn)氫反應(yīng)。

具體地，上述步驟(2)中，三乙醇胺水溶液的中三乙醇胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8-12％。

具體地，上述步驟(4)中，通入氬氣的時間為15-25min。