[发明专利]一种基于石墨相氮化碳g-C3N4的光催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种基于石墨相氮化碳g-C₃N₄的光催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

1)将体相石墨相氮化碳g-C₃N₄进行处理，得到g-C₃N₄纳米片；

2)将步骤1)得到的g-C₃N₄纳米片焙烧，制备得到所述光催化剂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，所述体相石墨相氮化碳g-C₃N₄的制备具体包括如下步骤：将石墨相氮化碳前驱体置于空气或惰性气体气氛(例如高纯氮气、高纯氩气)中，经焙烧，即制备得到所述体相石墨相氮化碳g-C₃N₄。

优选地，所述石墨相氮化碳前驱体置于空气气氛中进行焙烧。

优选地，所述石墨相氮化碳前驱体选自含有三嗪结构的有机物、或选自可通过加聚反应生成三嗪结构的有机物中的至少一种。

优选地，所述石墨相氮化碳前驱体选自三聚氰胺、二聚氰胺、尿素、氰胺中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述石墨相氮化碳前驱体的焙烧温度为500～600℃，焙烧时间为2～5h。

优选地，所述石墨相氮化碳前驱体的焙烧温度为550～570℃，焙烧时间为3.5～4.5h(例如4h)。

4.根据权利要求1-3中所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，所述的体相石墨相氮化碳g-C₃N₄可以经物理方法或化学方法处理，得到g-C₃N₄纳米片。

优选地，所述物理方法包括机械剥离、超声降解中的至少一种；所述化学方法包括酸或碱处理中的至少一种。

5.根据权利要求1-4中所述的制备方法，其特征在于，所述机械剥离具体步骤为：将体相石墨相氮化碳g-C₃N₄置于分散溶剂中，对其进行机械剥离，即制备得到所述g-C₃N₄纳米片。

优选地，所述机械剥离可以选用细胞破碎仪，剥离3～5h。

优选地，所述超声降解具体步骤为：将体相石墨相氮化碳g-C₃N₄置于分散溶剂中，利用超声对其进行分散，即制备得到所述g-C₃N₄纳米片。

优选地，所述超声分散时的超声波频率为1000～40000Hz，超声分散的时间至少10h。

优选地，所述分散溶剂选自水或有机溶剂中的至少一种。

优选地，所述酸或碱处理具体步骤为：将体相石墨相氮化碳g-C₃N₄置于酸或碱溶液中，即制备得到所述g-C₃N₄纳米片。

6.根据权利要求1-5中所述的制备方法，其特征在于，所述g-C₃N₄纳米片的厚度为1～10nm，优选为1～6.8nm。

7.根据权利要求1-6中所述的制备方法，其特征在于，在步骤2)中，将所述g-C₃N₄纳米片在氢气和氮气的混合气体气氛下焙烧，得到所述光催化剂。

优选地，所述混合气体为H₂(5～15％)/N₂(85～95％)的混合气氛；还优选地，所述混合气体为H₂(5～10％)/N₂(90～95％)的混合气氛。

优选地，在步骤2)中，所述焙烧温度为150～550℃，优选为300～500℃；所述焙烧时间为2～5h，优选为3.5～4.5h(例如4h)。