[發(fā)明專利]一種鉀、氯、碘共摻雜氮化碳及其制備方法、光催化制備過氧化氫的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110752423.9
• 申請(qǐng)日: 2021-07-02
• 公開（公告）號(hào): CN113426470B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳潔潔;劉練練;陳飛;俞漢青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/24
• 分類號(hào): B01J27/24;C01B15/027
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 劉樂

本發(fā)明提供了一種共摻雜氮化碳，其特征在于，所述共摻雜氮化碳為K、Cl和I共摻雜的石墨相氮化碳。本發(fā)明結(jié)合了非金屬摻雜和金屬摻雜的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)氮化碳進(jìn)行多種雜原子的共摻雜改性，改善其電子結(jié)構(gòu)，提高電荷分離性能，K、Cl、I三者的協(xié)同作用提升了改性后氮化碳的光催化活性。本發(fā)明采用共摻雜氮化碳作為光催化劑的主體材料，可見光驅(qū)動(dòng)下催化合成過氧化氫的速率快，并且光催化性能穩(wěn)定，能夠可持續(xù)和重復(fù)使用。本發(fā)明僅通過三聚氰胺在KCl/KI熔融鹽輔助下的熱聚合，就可以得到共摻雜的氮化碳材料，方法簡便，操作流程簡單，易拓展，可大規(guī)模制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石墨相氮化碳光催化劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種共摻雜氮化碳及其制備方法、光催化制備過氧化氫的方法，尤其涉及一種鉀、氯、碘共摻雜氮化碳及其制備方法、光催化制備過氧化氫的方法。

背景技術(shù)

過氧化氫廣泛應(yīng)用于我們的生產(chǎn)生活中。蒽醌法是工業(yè)上制備過氧化氫的一般方法，但是該方法存在許多缺陷，比如能耗高、工藝流程復(fù)雜、污染嚴(yán)重等。而光催化生產(chǎn)過氧化氫能夠避免上述問題，是一種經(jīng)濟(jì)、綠色、可持續(xù)的過氧化氫生產(chǎn)方法。首先，光催化能夠利用太陽能，無需其他能量的投入，節(jié)能、經(jīng)濟(jì)。其次，光激發(fā)的光生電子通過將氧氣還原生產(chǎn)過氧化氫，該過程簡單、無污染。但是，目前光催化生產(chǎn)過氧化氫主要受限于光催化劑的活性低，過氧化氫的生成速率慢。

石墨相氮化碳半導(dǎo)體光催化劑因?yàn)槠淇梢姽忭憫?yīng)、易調(diào)節(jié)的能帶結(jié)構(gòu)、二維共軛結(jié)構(gòu)、無毒無污染、廉價(jià)易制備等優(yōu)點(diǎn)，引起了廣泛關(guān)注。但是，氮化碳存在許多固有缺點(diǎn)，如比表面積小、可見光吸收能力不足、光生電荷分離性能差等，這些缺點(diǎn)導(dǎo)致了體相氮化碳的低光催化效率。在氮化碳框架中引入雜原子，能夠有效改變氮化碳的電子結(jié)構(gòu)，從而改善其光電性質(zhì)。但是，目前的雜原子摻雜雖然取得了一定的效果，具有一定的優(yōu)點(diǎn)，但也還存在相應(yīng)的局限性。

因此，如何找到一種適宜的方式，解決目前氮化碳應(yīng)用上存在的缺陷，提高氮化碳的光催化效率，進(jìn)一步拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用的深度，已成為諸多研究人員亟待解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種共摻雜氮化碳及其制備方法、光催化制備過氧化氫的方法，本發(fā)明提供的共摻雜氮化碳，結(jié)合了非金屬摻雜和金屬摻雜的優(yōu)點(diǎn)，兩者的協(xié)同作用提升了改性后氮化碳的光催化活性，而且穩(wěn)定性好，特別是能夠光催化生產(chǎn)過氧化氫；而且制備方法簡單、易操作以及成本低，適于工業(yè)化推廣和應(yīng)用。

本發(fā)明提供了一種共摻雜氮化碳，所述共摻雜氮化碳為K、Cl和I共摻雜的石墨相氮化碳。

優(yōu)選的，所述石墨相氮化碳為無定形和結(jié)晶型共存的石墨相氮化碳；

所述共摻雜氮化碳為用于光催化反應(yīng)的光催化劑；

所述共摻雜氮化碳的粒徑為1～20μm；

所述共摻雜氮化碳中包括，具有共摻雜氮化碳納米片堆疊形成的層疊結(jié)構(gòu)的共摻雜氮化碳。

優(yōu)選的，所述共摻雜氮化碳中，K原子的摻雜量為3％～7％；

所述共摻雜氮化碳中，Cl原子的摻雜量小于等于0.2％；

所述共摻雜氮化碳中，I原子的摻雜量為0.1％～0.5％；

所述共摻雜氮化碳由三聚氰胺在KCl/KI熔融鹽的輔助下，熱縮聚得到。

優(yōu)選的，所述共摻雜氮化碳中包括具有晶格條紋的共摻雜氮化碳；

所述晶格條紋的寬度為0.25～0.30nm；

所述晶格條紋的長度為10～20nm；

所述共摻雜氮化碳為用于光催化制備過氧化氫反應(yīng)的光催化劑；