[发明专利]一种皂土/石墨相氮化碳复合材料及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明属于纳米复合材料制备和应用领域，具体涉及一种皂土/石墨相氮化碳复合材料及其制备方法。

背景技术

石墨相氮化碳（g-C₃N₄）是一种半导体材料，具有类似石墨的层状结构，分子中存在共轭大∏键，具有良好的化学稳定性和热稳定性。由于具有适宜的禁带宽度，g-C₃N₄在可见光条件下可光解水制氢、降解有机污染物、引发有机反应等，因而具有广泛的应用前景。由于体相g-C₃N₄的光生电子空穴分离效率不高，导致其催化活性较低，因此人们采用多种改性方法以提高g-C₃N₄的光催化活性。其中通过形貌控制制备纳米g-C₃N₄是一种有效的途径，因为材料的比表面积增大有利于增加材料的活性中心。但目前纳米g-C₃N₄的制备存在效率低下[S. Yang, Y. Gong, J. Zhang. et al. Adv. Mater. 2013, 25, 2452]，或反应过程需引入大量的浓硫酸而导致的安全隐患[申请号 201210370150.2]。如何通过简单、廉价、易于工业化生产要求的方法制备环境友好的纳米g-C₃N₄及其复合物成为当前研究的热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种皂土/石墨相氮化碳复合材料及其制备方法，以提高可见光催化降解有机污染物和光电流响应性能。

石墨相氮化碳，以下简称g-C₃N₄, 皂土/石墨相氮化碳复合材料又称为皂土/g-C₃N₄复合材料。

一种皂土/石墨相氮化碳复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，将双氰胺溶于水中，制成质量百分浓度为5～20%的双氰胺溶液；

步骤二，搅拌下，将皂土均匀分散在所述双氰胺溶液中得溶液一；

步骤三，将所述溶液一烘干，得固体物，然后研碎所述固体物得样品；

步骤四，将所述样品转移至坩埚中，加盖，置于马弗炉中煅烧，并保温，然后自然冷却至室温，得产物；

步骤五，将所述产物研碎，即得所述皂土/石墨相氮化碳复合材料。

所述步骤二溶液一中皂土与双氰胺的质量比为1:5～1:30。

所述步骤三中，烘干溶液一的温度为70～90℃。

所述步骤四中煅烧温度为520～550℃，保温时间在3～6 h；煅烧时升温速率为2～10℃/min。

一种皂土/石墨相氮化碳复合材料，其特征在于：根据以上所述的制备方法制备而得，皂土的百分含量占5%-30%。

本发明具有有益效果。本发明通过将双氰胺水溶液与皂土混合，干燥，研碎，煅烧，粉碎，制备出片层结构的皂土/g-C₃N₄复合材料,使其具有良好的可见光催化降解有机污染物性能及光电流响应性能。本发明简单易行，产物成本低，环境友好，易于工业化生产，具有很高的应用前景和实用价值。

附图说明

图1 为对照样品g-C₃N₄和本发明的皂土/g-C₃N₄复合材料的X射线衍射图。

图2 为对照样品g-C₃N₄和本发明的皂土/g-C₃N₄复合材料的透射电镜图。

图3 为对照样g-C₃N₄和本发明的皂土/g-C₃N₄复合材料的红外光谱图。

图4为对照样品g-C₃N₄和本发明的皂土/g-C₃N₄复合材料在可见光下催化降解亚甲基蓝的性能图。

图5为对照样品g-C₃N₄、皂土和本发明的皂土/g-C₃N₄复合材料在可见光下光电流响应性能图。

具体实施方式