[发明专利]高活性多孔g-C3N4光催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明提出了高活性多孔的g‑C₃N₄光催化剂及其制备方法和应用。在磁力搅拌下，在三聚氰胺水溶液中，逐滴加入乙醛酸，将所得混合液放入烘箱中，在80‑150℃条件下烘干，得前驱体；将前驱体研磨，在氮气的环境下进行煅烧，得中间产物；将中间产物在空气环境下进行煅烧，得目标产物高活性多孔的g‑C₃N₄光催化剂。利用本发明的方法制备的高产率多孔的g‑C₃N₄纳米材料，可以在可见光下有效的降低电子空穴对复合率，从而提高光催化活性，并且大大提高了g‑C₃N₄的产率。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种高活性多孔g-C3N4光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

目前，迫切需要清洁可持续发展的能源去解决全球面临的能源和环境问题，而光催化技术是一种环境友好型技术，光催化材料不仅能够利用太阳光分解水制氢获得可再生能源，而且还可以应用于环境净化，解决人类发展所面临的能量与环境问题。

g-C₃N₄是一种无机非金属材料，具有相对较小的带隙和稳定的光化学特性，g-C₃N₄不仅在分解水制氢和氮氧化物还原等领域有着广泛的应用，而且g-C₃N₄还是可见光降解有机污染物的高效光催化剂。但是目前的g-C₃N₄也存在很多的问题，例如：传统制备方法获得的光催化活性不高，比表面积小，光生电子易复合和产率低等，此外采用聚合方式获得的g-C₃N₄由于原料的升华温度比聚合温度高，造成产品产率不高。因此为了解决上述问题做了很多的研究，如通过与其他材料的复合，还有的利用金属、非金属掺杂，也有处理表面，改变结构，做成多孔的或者纳米片结构去增大比表面积。一些研究通过改变g-C₃N₄的前驱体来增加g-C₃N₄的光催化活性，但制备方法即繁琐又不环保，成本昂贵而且产量较低。因此本研发用更加简单的方式去制备高活性多孔的g-C₃N₄，不仅成本低，产率大大提高，是传统方法的8倍左右，而且获得的g-C₃N₄表现出了较高的光催化活性。

发明内容

本发明目的是提供一种高活性多孔g-C₃N₄光催化剂及其制备方法，其制备方法简单、方便、低成本、条件温和、有利于大规模制备。

本发明采用的技术方案为：

高活性多孔g-C₃N₄光催化剂，制备方法包括如下步骤：

1)在磁力搅拌下，在三聚氰胺水溶液中，逐滴加入乙醛酸，将所得混合液放入烘箱中，于80-150℃下烘干，得前驱体；

2)将前驱体研磨，在氮气的环境下进行煅烧，得中间产物；

3)将中间产物在空气的环境下进行煅烧，得目标产物高活性多孔的g-C₃N₄光催化剂。

上述的高活性多孔g-C₃N₄光催化剂，步骤1)中三聚氰胺水溶液的浓度为0.1-1mol/L。

上述的高活性多孔g-C₃N₄光催化剂，步骤1)中三聚氰胺与乙醛酸的摩尔比为1:0.01-0.1。

上述的高活性多孔g-C₃N₄光催化剂，步骤2)中，于管式炉中进行煅烧，煅烧温度为550℃并保持4h。