[發明專利]一種多孔氮化碳納米片及制備方法和應用

在審

• 申請號: 202111001262.6
• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113680367A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 許暉;傅佳軍;莫曌;袁俊杰;陳志剛;宋艷華
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C02F1/30;C01B21/082;C02F101/38
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本發明涉及光催化技術領域，具體涉及一種多孔氮化碳納米片及制備方法和應用。本發明首先通過水熱法得到改性中間體，再通過馬弗爐高溫煅燒并調控不同氣氛條件得到具有孔狀的氮化碳納米片。利用二維材料具有較大的比表面積，以及孔的限域效應，提高了光生電子的傳輸效率，解決現有催化劑對污染物降解效率低、以及應用領域較為單一等問題。

技術領域

本發明涉及光催化技術領域，具體涉及一種多孔氮化碳納米片及制備方法和應用。

背景技術

光催化技術作為一種高級氧化技術，以太陽光為媒介，在能源和資源嚴重短缺的現代社會具有重要的戰略地位。石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作為一種非金屬半導體催化劑，具有催化效率高、對環境無毒無害、可循環利用的特點，受到國內外學者的普遍關注。然而，仍有一些問題限制了其進一步的開發利用，例如反應過程中電子和空穴容易發生復合、電子傳輸過程受阻等，使得其光催化活性無法進一步提高。

半導體材料的形貌一直是影響光催化性能的重要因素，而孔狀結構可以提供催化活性位，增加電子抽取能力，從而促進電子的快速遷移。在眾多調控手段中，改變半導體的能帶結構被認為最總之有效的策略之一。通過原位自組裝的方法，在氫鍵和非共價鍵的作用下，改變催化劑的表面官能團，從而提高催化劑的效率。而通過減少可見光的吸收來增加半導體的帶隙的方法，通常是經過形貌調控、與其他半導體形成異質結或者自模板法，可以實現污染物降解、光催化分解水等多方面的應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種氣氛調控氨基磺酸銨誘導的多孔氮化碳納米片的制備方法，該方法首先通過水熱法得到改性中間體，再通過馬弗爐高溫煅燒并調控不同氣氛條件得到具有孔狀的氮化碳納米片。利用二維材料具有較大的比表面積，以及孔的限域效應，提高了光生電子的傳輸效率，解決現有催化劑對污染物降解效率低、以及應用領域較為單一等問題。

實現本發明的技術方案具體為：

1.一種多孔氮化碳納米片光催化劑的制備方法，其步驟如下：

(1)首先將三聚氰胺、氨基磺酸銨分散在一定量的去離子水中，常溫磁力攪拌一段時間，得到混合分散液；

(2)將所得到的混合分散液快速轉移至反應釜中，放至烘箱進行水熱反應，反應結束后離心、洗滌、干燥，即得到中間體；

(3)將研磨后的中間體置于馬弗爐中，空氣氣氛下，以一定的升溫速率升至一定溫度，并保持一定時間，自然冷卻即可得到氣氛調控氨基磺酸銨誘導的多孔氮化碳納米片。

上述的制備方法，所述步驟(1)中，三聚氰胺、氨基磺酸銨的質量比為1：1，混合分散液中，所得三聚氰胺和氨基磺酸銨的濃度為0.05g/mL，所述的攪拌時間為5h。

上述的制備方法中，所述步驟(2)中，反應溫度為180℃，所述的反應時間為12h，依次用無水乙醇和去離子水洗滌，所述的干燥溫度為80℃。

上述的制備方法中，所述的步驟(3)中，煅燒溫度為550℃，所述的升溫速度為2℃/min，所述的煅燒溫度保持時間為4小時。

本發明與現有技術相比，其顯著優點：

1、氨基磺酸銨優化了三聚氰胺的自組裝過程，空氣剝離顯著改善氮化碳納米片邊緣的厚度，有效提升光激發電子對的遷移速率，在降解污染物時表現出優異的性能。

2、該發明方法的制備方法無毒無害，綠色環保，而且可重復性高，為未來的工業化提供了可能性。

附圖說明

圖1為本發明制備的多氣氛調控多孔氮化碳納米片的SEM圖。

圖2為本發明制備的空氣氣氛調控多孔氮化碳納米片的TEM圖。

圖3為本發明制備的空氣氣氛調控多孔氮化碳納米片的XRD圖。