[發明專利]一種帶狀石墨氮化碳納米片的制備方法

有效

• 申請號: 202110237676.2
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113000061B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 王維佳;雷林;樊慧慶
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J37/08;B01J35/10;C01B21/082;B82Y40/00;C02F1/30;C01B3/04;C02F101/38;C02F101/36;C02F101/34
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 康進興

一種帶狀石墨氮化碳納米片的制備方法，以三聚氰胺作為前驅體，通過煅燒得到中間體蜜勒胺。對中間體蜜勒胺粉末純化后分散在乙二醇中，加入硝酸攪拌，最終煅燒聚合得到高性能低聚合度帶狀石墨氮化碳。蜜勒胺經過硝酸處理，在更高的煅燒溫度下通過末端氮原子連接成大分子鏈，最終通過層間堆疊形成g?Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;。乙二醇能較好的溶解蜜勒胺。硝酸能質子化蜜勒胺，使其末端帶正電荷，最終得到的g?Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;聚合度可調控，優化能帶結構及電荷傳輸，最終改善光催化性能。本發明制備的低聚合度多活性邊的g?Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;具有更多的皺褶邊緣、較好的光吸收和增強的光催化降解性能，且操作簡單，能夠大規模實際生產，并對進一步理解g?Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;聚合度和光催化性能的關系具有重要意義。

技術領域

本發明屬于光催化能量轉換技術領域，具體涉及一種具有高性能低聚合度的帶狀石墨氮化碳納米片光催化劑的制備方法。

背景技術

g-C₃N₄作為一種新型的可見光響應的光催化劑，在能量轉換和環境修復領域引起了高度的關注。其有類似于石墨烯的層狀堆疊結構，可用廉價的含氮前驅體通過煅燒的方法而獲得，高的物化熱穩定性等優點。但目前g-C₃N₄的性能還受到低的比表面積，高的光生載流子復合率，對可見光響應窄等因素的約束，仍然是未來急需解決的問題。目前人們更多的是通過對前驅體的預處理或對最終g-C₃N₄產物的后處理實現對光催化性能的改善，但是對中間產物的處理尚未報道。因此，使用合適的試劑處理中間體，對改善g-C₃N₄電荷傳輸，提升光催化性能同樣具有重要意義。

文獻1“Tahir?M,Cao?C,Butt?FK,et?al.Tubular?graphitic-C₃N₄:A?Prospectivematerial?for?energy?storage?and?green?photocatalyst[J].Journal?of?MaterialsChemistry?A,2013,1,13949-13955”公開了一種硝酸處理前驅體得到的管狀g-C₃N₄的制備方法，該方法以三聚氰胺作為前驅體，乙二醇作溶劑，硝酸作處理劑，再通過煅燒的方式得到管狀g-C₃N₄。硝酸處理引入了獨特的管狀形貌，高的比表面積，具有良好的光催化降解亞甲基藍和甲基橙的活性。但該方法制備得到的產物七嗪環的重復排列發生了極大的變化，可見光的吸收相比于體相g-C₃N₄有所下降，對光催化性能的提升不明顯，而且此前處理方法煅燒后產量低。

文獻2“Control?of?energy?band,layer?structure?and?vacancy?defect?ofgraphitic?carbon?nitride?by?intercalated?hydrogen?bond?effect?of?NO₃^-towardimproving?photocatalytic?performance[J].Chemical?Engineering?Journal,2019,357,209-219”公開了一種硝酸處理體相g-C₃N₄的方法，首次引入了硝酸根的氫鍵連接效應，最終得到的產物具有可控的能帶，層結構和空位缺陷，大的比表面積，這些因素使光催化性能有了顯著的提升，但是此方法已經被廣泛報道，主要是利用硝酸的解聚合作用，且在后續的煅燒過程中催化劑由于在空氣中被氧化刻蝕而出現產量大幅度較低，嚴重削弱對光的吸收能力。