[发明专利]一种金属非金属共掺杂氮化碳纳米材料的制备方法及应用

说明书

本发明的目的在于提供一种金属非金属共掺杂氮化碳复合材料的制备方法，具体是对氮化碳进行铁硫共掺杂，该铁硫共掺杂氮化碳复合材料在光催化有机污染物，尤其是罗丹明过程中表现出了出乎意料的效果，具有很好的应用前景；主要包括以下步骤：1）称取适量的碳氮源和硫源粉末，球磨混合均匀；2）将步骤1）中的混合粉末烧结，制备出硫掺杂氮化碳粉末；3）将步骤2）中制备的硫掺杂氮化碳粉末在60‑80℃的条件下进行回流处理；回流结束后，再将其干燥，浸渍在铁盐溶液中；4）将浸渍有铁盐溶液的步骤3）中的物质，经过马弗炉烧结后，即可得到金属非金属共掺杂氮化碳复合材料。

技术领域

本发明涉及一种复合材料的制备技术领域，具体涉及一种金属非金属共掺杂氮化碳纳米材料的制备领域，尤其是涉及铁硫共掺杂氮化碳纳米材料的制备领域。

背景技术

半导体光催化技术是一种快速发展的先进技术，具有优于其他技术的明显优势。光催化能够有效降解有机污染物，并且在适合的环境条件下（温度和压力等）能够将有机污染物完全矿化成二氧化碳，水和无机盐离子等，此过程中不会产生二次污染。光催化反应是在室温进行，不需要高温高压等苛刻的条件。此外，在一些毒性较大的废水中，生物降解的方法就明显不适用，而光催化受毒性的影响较小，适用性广。且光催化是通过吸附有机和无机物质在光催化剂表面进行氧化还原反应，催化这些氧化还原反应的半导体对于光照常常是稳定的，能够多次重复利用、可再生，经济环保。

王心晨首次利用g-C₃N₄作为光催化剂在可见光照射下分解水。区别于TiO₂的是，g-C₃N₄不仅仅只在紫外光下响应。因为g-C₃N₄的带宽大概是2.7eV，其导带和价带的电位相比标准的氢电极分别为-1.1eV和+1.6eV，这使其在可见光波范围内也有吸收响应，参与光催化过程的各项反应。此外，石墨相氮化碳的热重分析表明，该材料可以在空气中保持稳定直至温度升高至600℃。而且，其层间强的范德华力使得催化剂不会再水溶液中溶解，对于pH=0的HCl酸溶液和pH=12的NaOH碱溶液也一样。由于g-C₃N₄具有和石墨相似的层状结构，使其理论上的比表面积高达2500m²g^-1左右。更为重要的是，g-C₃N₄仅仅由碳和氮两种元素组成，这说明g-C₃N₄的制备不仅方便而且廉价，在整个制备过程中还能够通过简单调整制备程序以达到修改性能的目的。