[发明专利]氮化碳/氮掺中空介孔碳/三氧化二铋三元Z型光催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种氮化碳/氮掺中空介孔碳/三氧化二铋三元Z型光催化剂，其特征在于，所述氮化碳/氮掺中空介孔碳/三氧化二铋三元Z型光催化剂是以石墨相氮化碳为载体，所述石墨相氮化碳表面修饰有氮掺中空介孔碳和三氧化二铋。

2.根据权利要求1所述的氮化碳/氮掺中空介孔碳/三氧化二铋三元Z型光催化剂，其特征在于，所述氮化碳/氮掺中空介孔碳/三氧化二铋三元Z型光催化剂中石墨相氮化碳的质量百分含量为85%～91%，氮掺中空介孔碳的质量百分含量为2%～5%，三氧化二铋的质量百分含量为7%～11%。

3.一种如权利要求1或2所述的氮化碳/氮掺中空介孔碳/三氧化二铋三元Z型光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将三聚氰胺、五水硝酸铋与氮掺中空介孔碳超声分散于乙醇中，加热并持续搅拌使乙醇完全挥发，得到光催化剂前驱体混合物；

S2、将步骤S1中得到的光催化剂前驱体混合物进行煅烧，得到氮化碳/氮掺中空介孔碳/三氧化二铋三元Z型光催化剂。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述氮掺中空介孔碳的制备方法包括以下步骤：

（1）将正硅酸丙酯加入到乙醇/水混合液中，加入氨水，搅拌，得到乳状混合液；

（2）将间苯二酚、甲醛和三聚氰胺同时加入到步骤（1）中得到的乳状混合液中，搅拌，离心，清洗，干燥，碾碎，得到氮掺中空介孔碳前驱体；

（3）将步骤（2）中得到的氮掺中空介孔碳前驱体进行碳化，脱硅，过滤，清洗，干燥，得到氮掺中空介孔碳。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述正硅酸丙酯、乙醇/水混合液和氨水的体积比为17.3～34.6∶800∶20～30；所述乙醇/水混合液中乙醇和水的体积比为3∶1～7∶1；所述搅拌的时间为10 min～20 min。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述间苯二酚、甲醛和三聚氰胺的比例为2.2 g～4.4 g∶2.8 mL～5.6 mL∶1.52 g～3.04 g；所述搅拌的时间为20 h～30 h；所述离心在转速为6000rpm～8000rpm下进行；所述清洗采用的是乙醇-水混合液；所述乙醇-水混合液中乙醇和水的体积比为1∶2～1∶3；所述干燥在温度为80℃～100 ℃下进行。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述碳化在氮气气氛下进行；所述碳化过程中控制氮气的流速为200 mL/min～400 mL/min；所述碳化过程中控制升温速率为5 ℃/min～10 ℃/min；所述碳化的温度为600 ℃～800 ℃；所述碳化的时间为4 h～5 h；所述脱硅采用的是质量分数为10%～20%的氢氟酸溶液；所述脱硅在温度为40℃～60 ℃下进行；所述脱硅的时间为20 h～24h；所述清洗为将过滤所得固体产物清洗至pH值为6.8～7.2；所述干燥在温度为80℃～100 ℃下进行。

8.根据权利要求3～7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述三聚氰胺与氮掺中空介孔碳的质量比为45∶1～90∶1；所述三聚氰胺与五水硝酸铋的质量比9∶1～18∶1；所述五水硝酸铋与氮掺中空介孔碳的质量比为5∶1～10∶1；所述超声分散的时间为1 h～2 h。

9.根据权利要求3～7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述煅烧在氮气气氛下进行；所述煅烧过程中控制氮气的流速为200 mL/min～400 mL/min；所述煅烧过程中控制升温速率为2.3 ℃/min～2.5 ℃/min；所述煅烧的温度为530 ℃～550 ℃；所述煅烧的时间为4 h～5 h。

10.根据权利要求3～7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，还包括对煅烧后得到的产物进行研磨；所述研磨的时间为15 min～30 min。