[发明专利]一种超细g-C3N4纳米光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料、光催化技术领域，具体是涉及一种超细g-C₃N₄纳米光催化剂及其制备方法。

背景技术

自从g-C₃N₄被发现以来，这种石墨相结构碳化材料因为制备方法简单、原料易得、成本低廉而备受关注。已有的实验证实，g-C₃N₄在有机污染物降解、光解水和光催化CO₂还原方面具有良好的效果，在可见光催化领域内具有良好的应用前景。

目前制备g-C₃N₄的主流方法为热解有机物法，即通过有机物前驱体自身的缩聚过程制备g-C₃N₄，制备过程简单，其前驱体有机物包括三聚氰胺(C₃N₆H₃)、双氰胺和尿素。采用热解有机物法制备的g-C₃N₄粉体团聚现象比较严重，缩聚过程中形成大的团聚颗粒，从而严重影响到其比表面积和光催化活性。

为了获得更细的g-C₃N₄纳米结构，研究人员进行了大量的研究工作，包括机械研磨、液相超声剥离以及酸性条件下的质子化。YiXie等采用水分散液中的超声震荡近20h进行g-C₃N₄的液相超声剥离(XiaodongZhang,XiaoXie,HuiWang,JiajiaZhang,BicaiPan,andYiXie,EnhancedPhotoresponsiveUltrathinGraphitic-PhaseC₃N₄NanosheetsforBioimaging,JournaloftheAmericanChemicalSociety,2013,135,18-21)，获得超细的g-C₃N₄纳米结构，其光催化性能明显高于未经超声剥离的g-C₃N₄。但该法超声时间长、产率低，只有很少一部分粉体能够被剥离至超细的纳米结构。因此，高效获得超细g-C₃N₄纳米光催化剂仍然是目前研究的重点内容。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种超细g-C₃N₄纳米光催化剂及其制备方法，旨在提高产物的分散性，避免团聚现象，从而提高产物的表面催化性能。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

本发明超细g-C₃N₄纳米光催化剂，其特点在于：超细g-C₃N₄纳米光催化剂纳米光催化剂呈现纳米片结构，高分散无团聚现象，具有单分散性。

上述超细g-C₃N₄纳米光催化剂的制备方法，其特点在于：是通过将原料经高温煅烧后，再经液相剥离获得，具体步骤包括：

(1)对原料进行高温煅烧后，获得g-C₃N₄粗粉；

(2)将g-C₃N₄粗粉加入到浓硫酸溶液中，加热搅拌至溶解，然后冷却至室温；

(3)将溶有g-C₃N₄粗粉的浓硫酸溶液加入到稀释溶剂中进行稀释，使g-C₃N₄析出，经清洗、干燥后即获得超细g-C₃N₄纳米光催化剂。

优选的，步骤(1)中所述原料为三聚氰胺、尿素和氰胺中的至少一种。

优选的，步骤(1)所述高温煅烧的煅烧温度为500～600℃，时间为1～4h。

优选的，步骤(2)所述加热搅拌的温度为80～100℃。

优选的，步骤(3)所述稀释溶剂为H₂O、乙醇和乙二醇中的至少一种，浓硫酸溶液与稀释溶剂的体积比为1:1～1:10。

本发明的有益效果在于：