[发明专利]一种多孔g-C3N4光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多孔g-C₃N₄光催化剂及其制备方法，属于光催化材料及其制备方法技术领域。

背景技术

g-C₃N₄是一种具有层状结构的聚合物半导体，由于其禁带宽度为2.7eV左右，在可见光区有吸收(λ>420nm)，且具有优异的光化学稳定性，在光解水制氢和有机污染物的降解等方面有广泛的应用前景。然而，传统的g-C₃N₄的制备方法得到的产物比表面积都较小，导致其光催化活性较低。为解决g-C₃N₄的活性较低问题，相关研究人员采用提高比表面积的方法大幅度增强其催化性能。现有技术中报道的介孔g-C₃N₄，具有很大比表面积，但其制备方法大都需要先使用模板剂，最后再用酸将模板除去，合成过程比较繁琐，不利于环境保护和大规模制备。

发明内容

本发明的目的是提供一种多孔g-C₃N₄光催化剂及其制备方法，该方法使用气泡模板，可以得到大比表面积的g-C₃N₄，工艺简单，适合大规模制备。

本发明所提供的一种多孔g-C₃N₄光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）将经研磨后的双氰胺和尿素混合均匀得到混合物；

（2）将所述混合物置于煅烧容器内进行煅烧，即得所述多孔g-C₃N₄光催化剂。

上述的制备方法中，步骤（1）中，将所述双氰胺和所述硫脲均可在球磨机中研磨；

所述球磨机球磨的速率可为100～500r/min，所述球磨机球磨的时间可为10～100分钟。

上述的制备方法中，所述混合物中，所述尿素的质量百分含量可为10%～70%，具体可为20%～70%、10%、20%、30%、40%、50%、60%或70%。

上述的制备方法中，步骤（2）中，所述煅烧包括依次进行的升温加热和恒温的步骤。

上述的制备方法中，所述升温加热的升温速率可为1℃/min～12℃/min。

上述的制备方法中，从室温至110℃的升温速率可为5℃/min；110℃～300℃的升温速率可为1℃/min～12℃/min，具体可为1℃/min～8℃/min、1℃/min、3℃/min、5℃/min或8℃/min；

300℃～600℃的升温速率可为5℃/min。

上述的制备方法中，所述恒温的温度可为500～600℃，具体可为520℃、530℃、540℃或550℃，所述恒温的时间可为1～8小时，如4小时。

本发明还进一步提供了由上述方法制备的多孔g-C₃N₄光催化剂；所述多孔g-C₃N₄光催化剂的比表面积为7.3m²/g～60.2m²/g。

本发明提供的多孔结构的g-C₃N₄具有良好的光催化降解污染物及光电流响应性能；与现有技术相比，本发明利用气泡模板法制备得到高比表面积的g-C₃N₄，原料价廉、工艺简单，适合于工业化大批量生产，具有很高的应用前景和实用价值。

附图说明

图1为实施例1制备的多孔g-C₃N₄的TEM图。

图2为实施例1制备的多孔g-C₃N₄的孔分布图。

图3为实施例1制备的尿素含量为0%和70%的多孔g-C₃N₄的XRD对比图。

图4为实施例2制备的多孔g-C₃N₄的孔分布图。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

本发明下述实施例中所使用的反应初始物为市售分析纯的尿素、双氰胺，目标降解物为市售分析纯的亚甲基蓝（MB），去离子水为自制。