[发明专利]一种脒基脲硝酸盐制备的石墨相氮化碳及其方法和应用

说明书

本发明公开了一种脒基脲硝酸盐制备的石墨相氮化碳及其方法和应用，属于纳米材料制备领域。将脒基脲硝酸盐在550±10℃下焙烧2‑4 h，制得多孔扭曲状结构状的石墨相氮化碳。本发明制备的石墨相氮化碳增大了比表面积，且具有更多的活性位点；本发明制备的石墨相氮化碳具有扭曲状的结构，有利于产生更多的末端氨基，更有利于有机污染物的吸附，从而极大地提高了原有g‑C₃N₄的可见光催化降解罗丹明B的活性。

技术领域

本发明涉及一种脒基脲硝酸盐制备的石墨相氮化碳及其方法和应用，属于纳米材料制备领域。

背景技术

2l世纪，人类社会可持续发展必然要面对能源和环境两大危机。近几个世纪以来，人类社会飞速发展，化石燃料资源消耗严重，造成的资源短缺以及环境污染不可估量。出于对化石燃料即将枯竭以及因化石燃料燃烧引发的一系列环境污染问题的担忧，因而如何利用可再生资源治理环境问题引了越来越多研究者们的注意，纳米半导体光催化技术应运而生。g-C₃N₄作为类石墨烯材料的典型代表，能够吸收可见光，化学稳定性和热稳定性强，此外还具有无毒、来源丰富、制备成型工艺简单等特点，成为目前光催化领域研究的新宠。但一般所制备的g-C₃N₄结构缺陷较大，层层堆叠严重，导电性能较差，光生载流子的复合速率较快，限制了其在可见光下的催化活性。为了提高g-C₃N₄的可见光催化活性，研究者们采用了各种改性方法。

Dong G等采用盐酸改性三聚氰胺制得三聚氰胺盐高温煅烧制得制得多孔型g-C₃N₄纳米材料，在可见光下降解罗丹明B（RhB），显示了较高的光催化活性；但其所使用的催化剂量高达100 mg，RhB的浓度同样低至5 mg/L[Dong G, Zhang L. Porous structuredependent photoreactivity of graphitic carbon nitride under visible light[J].Journal of Materials Chemistry, 2012, 22(3): 1160-1166.]。Gao J等通过硝酸改性三聚氰胺的乙醇溶液制得前驱体，再采用350℃煅烧制得g-C₃N₄纳米管，其显示了优异的光响应和可再生光电导性，但其在光催化性能方面并不突出[Gao J, Zhou Y, Li Z, et al.High-yield synthesis of millimetre-long, semiconducting carbon nitridenanotubes with intense photoluminescence emission and reproduciblephotoconductivity[J]. Nanoscale, 2012, 4(12): 3687-3692.]。Cui Y等采用不同温度焙烧二氰二胺法，制备g-C₃N₄纳米材料，在可见光下降解罗丹明B（RhB），但其单体g-C₃N₄对RhB染料的降解性能并不突出；只有通过在降解体系中加入H₂O₂，g-C₃N₄才具有了较好的光催化活性，但仍需2 h差不多降解完全[Cui Y, Ding Z, Liu P, et al. Metal-freeactivation of H₂O₂ by g-C₃N₄ under visible light irradiation for thedegradation of organic pollutants[J]. Physical Chemistry Chemical Physics,2012, 14(4): 1455-1462.]。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脒基脲硝酸盐制备的石墨相氮化碳及其方法和应用。