[发明专利]一种光催化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明适用于光催化技术领域，提供了一种光催化材料及其制备方法和应用，该光催化材料的制备方法包括以下步骤：将4,4'‑二氨基二苯甲烷和尿素进行加热保温处理，得到苯环掺杂取代的g‑C₃N₄；将苯环掺杂取代的g‑C₃N₄进行热刻蚀处理，得到所述光催化材料。本发明提供的制备方法工艺简单、新颖，制备成本较低，其制得的光催化材料是一种苯环掺杂的g‑C₃N₄纳米片，其具有较强的光吸收能力，是一种优良的碳氮基的有机可见光催化剂，不仅光催化效果好，而且不会产生重金属离子的污染，更加绿色环保。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，尤其涉及一种光催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着全球人口的增加和因为传统化石燃料的消耗和燃烧产物不合理的排放，环境污染和能源短缺问题尤为严重。为解决这些问题，必须促进开发和研究更清洁的代替能源。在这种情况下，氢能似乎是一种有前途的清洁能源。氢能的能量密度高，燃烧的产物无毒无害，因此，用氢能替代传统能源是解决环境污染和应对能源危机的有效手段。太阳能是公认的最具潜力的可再生清洁能源。其具有丰富、廉价、可持续利用等优点。利用和转化太阳光引起了人们的重视。其中光催化技术是转化太阳能的重要手段。譬如，现有技术中有利用半导体光催化剂TiO₂可以将水分解成H₂和O₂，半导体光催化技术是解决能源危机和环境污染问题的重要技术之一。

另外，g-C₃N₄是由C、H、N元素构成的，因为其特殊的环状共轭二维结构，使其具有许多特殊的电子性质(共轭、亲核、Bronsted和Lewis碱功能、形成氢键等)。因而g-C₃N₄具有很多优良特性，包括耐磨性、热稳定性、化学稳定性和特殊的光电性质等。g-C₃N₄因为其优异的光电性质和稳定性广泛应用于光催化中。

但是，g-C₃N₄也有许多缺点而限制了光催化效率。例如比表面积低，因而吸附效果和分散性差。并且光生载流子复合率高导致量子效率低。除此以外，禁带宽度较大影响可见光利用率等。所以人们找了很多方法来对g-C₃N₄进行改良。譬如，将大块材料剥离成薄的纳米薄片和构建特殊的纳米结构是增加表面积和缩短运输距离的有效方法，这样可以提高光生载流子的分离效率。然而，现有的方法对g-C₃N₄进行改良后，仍然存在光催化效果一般等问题，因此，还需对g-C₃N₄的改良方法作进一步的研究。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种光催化材料的制备方法，旨在解决背景技术中提出的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

将4,4'-二氨基二苯甲烷和尿素进行加热保温处理，得到苯环掺杂取代的g-C₃N₄；

将苯环掺杂取代的g-C₃N₄进行热刻蚀处理，得到所述光催化材料。

作为本发明实施例的一个优选方案，所述4,4'-二氨基二苯甲烷和尿素的质量比为(0.006～0.01):1。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述4,4'-二氨基二苯甲烷和尿素的质量比为(0.008～0.009):1。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述步骤中，加热保温处理的加热速率为5～10℃/min。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述步骤中，加热保温处理的保温温度为500～600℃。