[发明专利]一种无定型碳复合氮化碳光催化材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种无定型碳复合氮化碳光催化材料及其制备方法。其特征在于其原料组分及各组分占原料总量的重量百分含量分别为：多羟基有机化合物0.3％～4％，胺基化合物96％～99.7％。本发明以多羟基有机化合物为碳源，胺基化合物为合成氮化碳的原料，采用热聚合法制备得到无定形碳复合氮化碳。多羟基有机化合物在高温下碳化形成的无定形碳负载于氮化碳表面，可有效促进氮化碳对可见光的吸收，从而提高其光催化性能。该方法操作简单，成本低，重复性好，适合大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，特别是涉及一种无定型碳复合氮化碳光催化材料及其制备方法。

背景技术

工业社会的快速发展，使得人们面临日益严峻的环境污染和能源危机。为了解决这两大问题，亟需开发一种整治环境污染、制备清洁能源的新技术。在众多的选择中，光催化技术是最简单、最有前景的。光催化材料可以在一定能量光的激发下产生光生电子空穴对，载流子迁移到材料表面可以与表面吸附物质发生氧化还原反应。利用这一特性，光催化材料可以应用于降解有机污染物、光解水产氢等领域。然而，光催化材料的应用依然面临许多问题，包括：(1)光催化材料最理想的激发光是太阳光，但是大部分光催化材料只对太阳光谱中比例较小的紫外光响应，从而导致太阳光利用率较低；(2)目前报道的光催化材料中有许多含有贵金属成分，导致光催化材料的制备成本较高；(3)一些光催化材料稳定性较差，在经过一段时间的使用之后会发生光氧化的现象。

氮化碳是一种可见光响应的半导体光催化材料，具有合成方法简单，原料来源广泛等诸多优点。但是受到自身带隙宽度的限制，氮化碳的可见光利用率不高。众多研究和专利将碳材料与氮化碳复合以提高其光催化性能，所用碳材料包括碳量子点、石墨烯、多层碳纳米管等。这些原料价格高昂，且碳材料与氮化碳复合工艺过程较为复杂，不利于大规模生产应用。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，提供了一种无定型碳复合氮化碳光催化材料及其制备方法。本发明采用的碳源材料为丙三醇、葡萄糖、蔗糖等多羟基有机化合物，均属廉价易得的化工产品。多羟基有机化合物在高温下碳化形成的无定形碳与氮化碳复合，可以有效促进氮化碳在可见光区域的吸收，从而提高其光催化性能。无定型碳复合氮化碳具有较好的光催化稳定性。

本发明所采用的技术方案是：一种无定型碳复合氮化碳光催化材料，其特征在于其原料组分及各组分占原料总量的重量百分含量分别为：多羟基有机化合物0.3％～4％，胺基化合物96％～99.7％。

优选上述的多羟基有机化合物为葡萄糖、丙三醇或蔗糖中的一种或几种。

优选上述的胺基化合物为双氰胺、三聚氰胺或脲中的一种或几种的组合。

本发明海提供了制备上述的无定型碳复合氮化碳光催化材料的方法，其具体步骤为：

A)以多羟基有机化合物占总重量0.1％～4％，胺基化合物占总重量96％～99.9％的比例称取原料；

B)将多羟基有机化合物溶解于溶剂中，然后向溶液中加入胺基化合物，混合均匀；

C)采用自然风干或加热的方法使上述混合物中的溶剂挥发完全，然后放置于高温炉中，升温至480～600℃，保温3～5.5h；即获得无定型碳复合氮化碳光催化材料。

优选步骤B)中将多羟基有机化合物溶解于溶剂中，控制多羟基有机化合物的质量与溶剂体积的浓度为1mg/mL～30mg/mL。

优选步骤B)中所述的溶剂为乙醇或水中的一种或两种的组合。

优选步骤C)所述的加热的方法采用微波或电加热方式中的一种；加热温度为50～100℃。

有益效果：

1、无定型碳复合氮化碳光催化材料的制备工艺简单，原料来源广泛，成本低廉，有利于大规模生产应用。