[发明专利]一种高效空心管状C3N4光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种高效空心管状C₃N₄光催化剂及其制备方法和应用，所述高效空心管状C₃N₄光催化剂的制备方法为：S1：将双氰胺或三聚氰胺分散在水中，然后将分散液逐滴滴在泡沫镍上，置于管式炉中抽真空后进行煅烧处理；S2：将煅烧处理后得到的氮化碳和泡沫镍混合物分散在酸溶液中浸泡以除去泡沫镍；S3：收集酸溶液中沉淀的粉末、水洗、烘干即得所述高效空心管状C₃N₄光催化剂。本发明提供的制备方法采用泡沫镍作为生长基底和助催化剂，制备得到的多孔管状氮化碳比表面积更大，光催化反应中可提供的活性位点更多，具有较好的光催化活性。

技术领域

本发明涉及催化技术领域，具体地，涉及一种高效空心管状C₃N₄光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

21世纪人类创造了前所未有的物质财富，加速推进了文明发展进程，同时也出现了环境污染、生态破坏等重大问题，从而威胁到全人类未来的生存与发展。环境污染问题是本世纪人类最关注的焦点之一，这一问题的解决直接影响到地球未来的生存与可持续发展。中国作为世界上最大的发展中国家，环境与可持续发展问题则显得尤为重要。此外，环境污染问题不仅仅是室外空气和水资源的污染，也包括室内空气的污染问题。随着人们生活水平的提高，室内空气质量对人体健康的影响已成为引起社会普遍关注的重要环境问题之一。就我国目前的情况而言，引起住宅室内空气污染最主要的原因是由于在装修的过程中使用了含有大量有害物质（甲醛、氨、苯等挥发性有机物）的装饰材料。加之老人和儿童这类身体素质较弱人群，在家中停留时间最长的，因此，除了处理大环境范围内空气污染，水体污染的问题外，处理室内空气污染的问题也应该引起大家足够的重视。

光催化技术可以通过光催化剂直接利用太阳能，降解空气和水中的有机污染物，低碳环保，无需外加能源，在环境治理方面展现出巨大的应用潜力。目前传统的半导体光催化剂（如TiO₂、ZnO等）存在光量子效率低、易失活和太阳能利用率不足等缺点，使得半导体光催化技术很难得到实际的应用。氮化碳（C₃N₄）凭借其较低的禁带宽度（约为2.7eV）以及特殊的电子结构，在可见光光解水产氢和光催化降解有机污染物等方面展现出极好的活性，是一种理化性能优良的光催化剂。然而，氮化碳比表面积低、光生电子与空穴容易复合等缺点严重影响其光催化的性能。

因此，需要通过进一步处理增大其比表面积，改善光生电子与空穴容易复合的缺陷以提高氮化碳的光催化活性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高效空心管状C₃N₄光催化剂的制备方法，本发明提供的制备方法采用泡沫镍作为生长基底和助催化剂，制备得到的多孔管状氮化碳比表面积更大，光催化反应中可提供的活性位点更多，具有较好的光催化活性。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法制备得到的高效空心管状C₃N₄光催化剂。

本发明的另一目的在于提供上述高效空心管状C₃N₄光催化剂在光催化降解工业染料废水及室内空气污染物中的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高效空心管状C₃N₄光催化剂的制备方法，所述方法如下：

S1：将双氰胺或三聚氰胺分散在水中，然后将分散液逐滴滴在泡沫镍上，置于管式炉中抽真空后进行煅烧处理；

S2：将煅烧处理后得到的氮化碳和泡沫镍混合物分散在酸溶液中浸泡以除去泡沫镍；