[發明專利]一種具有光催化性能的新型多孔g-C3N4的制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110834013.9
• 申請日: 2021-07-23
• 公開（公告）號: CN113457715A
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 陳哲;劉飛;陳峰;劉風磊;張宏慶
• 申請（專利權）人: 吉林化工學院
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J35/10;B01J37/08;C01B21/082;C01B3/04;C02F1/30;C02F101/30;C02F101/36;C02F101/34;C02F101/38
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本發明適用于光催化技術領域，提供了具有光催化性能的多孔g?C3N4催化劑及其制備方法和應用。具有光催化性能的多孔g?C3N4催化劑的制備方法，包括以下步驟：將尿素、L?谷氨酰胺，緩緩加入去離子水中，經超聲處理使用液氮將其迅速冷凍，在真空干燥機中進行冷凍干燥，之后置于馬弗爐中進行煅燒處理，最后進行洗滌、離心、干燥處理得到具有光催化性能的多孔g?C3N4催化劑。本發明的多孔g?C3N4催化劑具有結構穩定、分散性強、孔狀密集、吸附能力強的特點，有利于電子的順利傳輸；本發明的制備方法簡單、成本低廉，所制備的多孔g?C3N4催化劑在可見光照下，具備優異的光催化分解水產氫的性能，產氫性能高達625μmolg?1h?1，還能夠有效降解鹽酸四環素（TCH）、左氧氟沙星（LEV）等抗生素。

技術領域

本發明屬于光催化技術領域，尤其是涉及具有光催化性能的新型多孔g-C3N4催化劑的制備與應用。

背景技術

水體抗生素污染已經嚴重威脅人類公共衛生安全的環境問題。抗生素廣泛應用農業和預防抗生素水產養殖。目前，有機污染物由于其毒性和抗降解性引起的環境污染問題日益嚴重，受到了公眾的廣泛關注。

光催化技術是20世紀70年代誕生的基礎納米技術，典型的天然光催化劑就是我們常見的額葉綠素，在植物的光合作用中促進空氣中的二氧化碳和水合成氧氣和碳水化合物。總的來說納米光觸媒技術是一種納米仿生技術，用于環境凈化、自清潔材料、先進新能源等多個前沿領域。

二氧化鈦因其氧化能力強、化學性質穩定并且無毒無害，成為了世界上最受歡迎的納米光催化材料，1972年，Fujishima和Honda在n-型半導體TiO2電極上發現了光催化裂解水反應，在nature上發表了“Electrochemical photolysis of water at asemiconductor electrode”,從而揭開了多相光催化新時代的序幕。1977年，Yokotat等發現在光照條件下，TiO2對丙烯環氧化具有光催化活性，從而拓寬了光催化的應用范圍，為有機物氧化反應提供了一條新的思路。然而，TiO2由于其固有的寬帶隙，只能吸收紫外光，并具有由于光激發電子與空穴高復合，導致量子效率低。這兩個其缺點極大地限制了其在實際中的大規模應用，因此，開發一種新型光催化劑迫在眉睫。

發明內容

本發明實例的目的在于提供具有光催化性能的新型多孔g-C3N4催化劑的制備方法和應用，旨在解決背景技術中指出的現有技術存在的問題。

本發明實例的的實驗法如下，一種具有光催化性能的新型多孔g-C3N4催化劑的制備方法，包括以下步驟：將尿素融入水中，然后加入L-谷氨酰胺，將所得溶液進行超聲處理，使溶質均勻的分散在溶劑中，在使用液氮將所得溶液迅速凝固，然后使用真空干燥機進行真空干燥。之后將樣品進行煅燒、洗滌、離心、干燥處理，得到具有光催化性能的多孔g-C3N4催化劑。

作為本發明實例的另一種優選方案，所述尿素和L-谷氨酰胺的質量比為（5000000-10000000）：（10000-50000），水溶液的體積為（10000000-20000000）.

作為本發明實例的另一種優選方案，加入尿素和L-谷氨酰后進行超聲處理2min。

作為本發明實例的另一種優選方案，將上述所配溶液置于真空干燥機中-50 ℃真空干燥24h。

作為本發明實例的另一種優選方案，將干燥后所得樣品置于馬弗爐中進行煅燒，控制升溫速率為5℃/min,升至550 ℃，然后在此溫度條件下煅燒2h。

作為本發明實例的另一種優選方案，將煅燒后所得的棕褐色粉末用去離子水、無水乙醇進行洗滌，并置于離心機中進行離心，控制離心速率為5500r/min，離心5min。

作為本發明實例的另一種優選方案，將離心后所得的棕褐色沉淀置于鼓風干燥箱中60 ℃條件下干燥24h。