[发明专利]一种多孔石墨相氮化碳纳米片粉末的制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔石墨相氮化碳纳米片粉末的制备方法，以碳氮前驱体、碳酸饮料和水为原材料，采用碳酸饮料辅助水热处理常规碳氮前驱体制备出改性前驱体；然后将上述改性前驱体进行高温煅烧，即得到多孔g‑C₃N₄纳米片粉末。本发明利用常见的碳酸饮料辅助水热改性碳氮前驱体，得到了具有纳米片结构的多孔g‑C₃N₄粉末，具有工序简单、原料来源广泛、成本低廉、实验操作性强、对设备无特殊要求的优点，适合大规模工业化生产。得到的多孔g‑C₃N₄纳米片粉末具有明显多孔的二维结构，单层完整且孔隙分布均匀，同时改善了传统体相g‑C₃N₄无孔、易团聚的结构缺点；且展现出良好的光催化性能。

技术领域

本发明属于光催化材料制备技术领域，具体涉及一种多孔石墨相氮化碳纳米片粉末的制备方法。

背景技术

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作为一种类石墨烯结构的二维半导体材料，在光解水产氢、光降解有机污染物和光还原二氧化碳领域显示出了极大的应用潜力。常规的体相g-C₃N₄虽然具有一定的光催化性能，但是由于其存在能带结构缺陷、比表面积小、易团聚、形貌不规整的缺点，严重制约了其在光催化领域的应用。

已有文献表明：“掺杂”和“形貌调控”均可以有效提高单一材料的物理化学性能，从而获得高效的使用性能。“掺杂”策略虽然可以通过引入异质元素改变原有材料能级结构来提高材料的性能，但是相关文献报道表明g-C₃N₄的元素掺杂通常存在所涉及的合成工艺复杂、掺杂试剂与前驱体配比不易控制的缺点，从而使其大规模制备受到了严重的制约。值得注意的是，“形貌调控”对于提高g-C₃N₄的光催化性能至关重要。特别是，多孔结构的g-C₃N₄不仅可以有效提高材料的比表面积进而增加反应活性位点，而且不同形态的多孔结构亦可以调控材料的能带结构，优化光还原和光氧化的反应电势，从而使材料的光催化性能得到有效改善。然而，目前多孔材料的制备通常涉及一些用于造孔的有机试剂，增加成本和环境负担，所以开发一种工艺流程简单、易操作、原料来源广泛的多孔g-C₃N₄的制备新工艺受到了人们的广泛青睐。

因此，本发明提供了一种前驱体改性制备多孔g-C₃N₄策略，首先选择常规碳氮前驱体、碳酸饮料和水作原材料，采用碳酸饮料辅助水热处理常规碳氮前驱体制备出改性前驱体；然后将上述改性前驱体进行高温煅烧，即可获得多孔g-C₃N₄纳米片粉末。查阅相关文献，尚未见利用碳酸饮料辅助水热法制备多孔g-C₃N₄粉末的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种多孔石墨相氮化碳纳米片粉末的制备方法，解决了现有多孔g-C₃N₄制备工艺过程复杂、成本高的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种多孔石墨相氮化碳纳米片粉末的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，改性前驱体的制备：

将碳氮前驱体、碳酸饮料、去离子水加入反应釜中，搅拌均匀，放入烘箱中进行水热反应，得到固液混合物；然后对固液混合物进行洗涤、干燥，得到改性前驱体；

步骤2，多孔g-C₃N₄纳米片粉末的制备：

对步骤1得到的改性前驱体进行高温煅烧，即得到多孔g-C₃N₄纳米片粉末。

本发明特点还在于，