[发明专利]一种嗪基碳氮聚合物、其制备方法及其用途

说明书

本发明涉及半导体光催化材料领域，具体涉及一种嗪基碳氮聚合物及其制备方法与作为光催化剂的用途。所述嗪基碳氮聚合物是由片层结构的七嗪基碳氮聚合物自发定向生长而出的棒状结构的七嗪‑三嗪基碳氮聚合物。本发明中的嗪基碳氮聚合物载流子复合率低，棒状的结构可以有效捕获光能和细菌，具有优异的光催化活性及稳定性，可循环使用，具有良好的实际应用前景。

技术领域

本发明涉及半导体光催化材料领域，具体涉及一种嗪基碳氮聚合物及其制备方法与作为光催化剂的用途。

背景技术

利用半导体光催化剂处理环境污染物问题已越来越备受科学家的青睐。光催化杀菌作为一种新兴杀菌技术，相对于目前广泛使用的紫外线、臭氧、消毒剂杀菌等，能够有效防止紫外线和有毒气体的引入对人体造成损伤，以及有毒副产物的形成和对环境以及人体的危害。同时，光催化杀菌利用太阳光提供能量，具有高效、广谱、不易产生耐药性和二次污染等优势。但是，目前研究与应用较为广泛的P25 TiO₂因禁带宽度较宽只能被紫外光激发，但紫外光只占太阳光很小的部分(少于5％)，同时较高的光生载流子的复合率也使得其量子效率非常低。所以，如何获得可充分利用太阳光、并且载流子迁移率较高的可见光催化剂已经成为一个重要的研究领域。

目前石墨化的C₃N₄(g-C₃N₄)作为一种非金属光催化剂因其制备方法简单，原料廉价易得，可吸收可见光且无二次污染而成为研究热点。但是这种高聚合度的g-C₃N₄的表面活性位点较少且载流子复合率高，量子效率较低。同时，目前大多g-C₃N₄为片层结构，难以有效吸收太阳光并捕获细菌。低聚合度的碳氮聚合物由于表面暴露更多的催化活性位点，可有效促进光催化活性。不过，目前对低聚碳氮聚合物的生长控制的认识仍然比较浅显，特别是其中的自发定向聚合的嗪基低聚碳氮聚合物尚未见相关报导。

发明内容

本发明的目的在于提供一种由片层结构七嗪基碳氮聚合物自发定向生长出棒状结构的七嗪-三嗪基共聚碳氮聚合物。

本发明同时还提供一种自发定向聚合的嗪基碳氮聚合物的制备方法，该方法可以得到光催化杀菌活性显著提高的嗪基碳氮聚合物。

为实现前述发明目的，本发明采用的一种技术方案如下：

一种嗪基碳氮聚合物，所述嗪基碳氮聚合物是由片层结构的七嗪基碳氮聚合物自发定向生长而出的棒状结构的七嗪-三嗪基碳氮聚合物。

本发明中的嗪基碳氮聚合物载流子复合率低，棒状结构可以有效捕获光能和细菌，具有优异的光催化活性及稳定性，可循环使用，具有良好的实际应用前景。

优选地，所述片层结构的七嗪基碳氮聚合物厚度为5-15微米，碳氮比为0.67；所述棒状结构的七嗪-三嗪基碳氮聚合物，其长度为10-20微米，直径为50-75纳米。

进一步地，所述片层结构的七嗪基碳氮聚合物厚度优选为10微米。

进一步地，所述棒状结构的七嗪-三嗪基碳氮聚合物，其长度优选为 12～16微米，直径优选为55纳米。

优选地，该嗪基碳氮聚合物的制备方法，包括：

步骤1：将三聚氰胺与水充分溶解，得到悬浊液；

步骤2：将所述悬浊液焙烧得到固体颗粒；

步骤3：将所述固体颗粒冷却至室温后研磨得到催化剂。

本发明的制备方法十分简单便捷，所用原料简单易得、价格低廉，可以有效避免污染性的副产物产生，杀菌过程中无二次污染，也不需外加供能。以三聚氰胺为前驱体，通过高温焙烧方法简单快速制备了嗪基碳氮聚合物。本发明上述用到的水优选是去离子水。