[发明专利]碳布负载硼掺杂石墨相氮化碳柔性可回收光催化膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种碳布负载硼掺杂石墨相氮化碳柔性可回收光催化膜的制备方法，对碳布基底材料进行前处理，之后浸泡在硼酸和三聚氰胺的混合悬浮浆料中，取出后在烘箱中干燥，最后用三聚氰胺和硼酸的混合粉末覆盖，烧结后除去表面的较大的块状产物，即得到碳布负载硼掺杂石墨相氮化碳柔性可回收光催化膜。所述前驱体材料为三聚氰胺和硼酸，充分利用g‑C₃N₄易功能化和B原子易掺入的特性。本发明通过对其关键的前驱体材料的成分比例进行控制，与公开的在碳布上生长的光催化材料相比，该制备的BCN/CFc光催化剂具有较高的可回收性、一定的强度和柔韧性，同时具有超高的降解稳定性，能满足大规模实际生产。

技术领域

本发明属于柔性可回收光催化膜的制备方法，涉及一种碳布负载硼掺杂石墨相氮化碳柔性可回收光催化膜的制备方法，具体涉及一种在碳布上负载硼(B)掺杂的石墨相氮化碳(g-C₃N₄)薄片状光催化剂的制备方法。

背景技术

g-C₃N₄作为一种不含金属的可见光响应光催化剂，在太阳能转换和环境治理领域引起了各学科的广泛关注。g-C₃N₄是一种共轭聚合物，由地球上丰富的碳、氮元素组成，其制备简单、成本较低，在600℃以下和一定的酸、碱、有机溶液环境中有很好的稳定性，使其成为新一代的可见光光催化剂。目前已经制备出光催化性能较好的g-C₃N₄光催化剂，但大多数是以粉末的形式进行使用，在使用之后很难从反应体系中分离，可回收性差，容易造成浪费和二次污染；在制备过程中经常用到酸、碱、有机溶剂、染料敏化剂来提升其光催化性能，但是这些方法带来严峻的环境问题，并且具有毒性及腐蚀性，此外，染料的合成工艺复杂且成本高，尤其会对水资源和土壤造成严重危害。所以开发新型的易于回收和环境友好的g-C₃N₄光催化剂，实现多次循环再利用，在节省成本和治理环境方面具有重要意义。

文献1“Cui Z,Sun Y,Zhang Z,et al.Facile synthesis and photocatalyticactivity of Ag3PO4 decorated MoS2 nanoflakes on carbon fiber cloth[J].Materials Research Bulletin,2018,100:345-352”公开了一种在碳纤维布上用Ag₃PO₄纳米颗粒修饰MoS₂纳米片的制备方法，该方法采用了水热法和连续的离子层吸附反应，使两种单体材料之间有着协同作用，异质结的形成使其光催化降解性能提升了10倍，但该方法使用了含有贵金属Ag的材料，导致高成本，这不利于大规模实际应用，同时其降解的循环稳定性不高，经过5次循环测试后光降解率下降了17％。

文献2“Shen X,Zhang T,Xu P,et al.Growth of C3N4 nanosheets on carbon-fiber cloth as flexible and macroscale filter-membrane-shaped photocatalystfor degrading the flowing wastewater[J].Applied Catalysis B Environmental,2017,219”公开了一种在碳布上生长g-C₃N₄的制备方法,该方法以尿素作为前驱体，碳布作为基底材料，通过浸渍-包裹和热聚合方法将g-C₃N₄纳米片生长到碳纤维布上，得到了一种过滤膜型的光催化材料。纳米片保证了光催化剂有较大的比表面积，同时具有较高的可见光响应，可应用于多级降解流速为1.5L/h的RhB和4-CP溶液。但该方法以尿素作为前驱体，而尿素合成g-C₃N₄时产率很低，不利于大规模生产；同时纯尿素制备得到的g-C₃N₄对可见光的响应不高，吸收边为450nm，不能够充分利用占太阳光谱绝大部分的可见光。