[发明专利]一种具有可见光催化活性的LiCl-CN纳米管及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种具有可见光催化活性的LiCl‑CN纳米管的制备方法，包括以下步骤：(1)将氯化物、锂盐、三聚氰胺混合均匀，置于坩埚中，盖上盖子；(2)将步骤(1)中包含反应物的坩埚进行加热，以3‑8℃/min的速度，将温度升至500‑600℃，然后保温3‑5h，冷却至20‑25℃；(3)在步骤(2)的坩埚中再加入氯化物、锂盐，以3‑8℃/min的速度，将温度升至500‑600℃，保温1‑3h；冷却至20‑25℃、干燥。所得LiCl‑CN纳米管与石墨氮化碳材料相比，比表面积及光电流密度更大、电化学抗阻更小及分散性更好，具有更高效的可见光催化活性。

技术领域

本发明涉及一种光催化剂领域，尤其是一种具有可见光催化活性的LiCl-CN纳米管及其制备方法与应用。

背景技术

目前应用于光催化领域的催化剂主要有金属氧化物催化剂及非氧化物催化剂，其中新型非氧化物光催化剂石墨氮化碳(g-C₃N₄)与传统的金属氧化物催化剂TiO₂相比，有以下优点：(1)具有非常合适的半导体带边位置，满足光解水产氢产氧的热力学要求；(2)吸收光谱范围更宽，仅在普通可见光下就能起到光催化作用；(3)更能有效活化分子氧，产生超氧自由基，更有利于有机官能团的光催化转化和有机污染物的光催化降解。

但g-C₃N₄的光生电子和空穴的复合率高，虽然采用离子掺杂或半导体复合等方法可以有效降低复合几率，但发明专利CN201310457642.X以活性炭、三氯代嗪(C₃N₃C₁₃)、氮化锂(Li₃N)等为主要原料，在苯溶剂中，通过加热和加压等过程制得一种Li固载g-C₃N₄具有光催化功能的活性炭。其复合几率不足之处在于需要加压以及使用苯溶剂，对生产设备和有机试剂有特殊要求。

目前，也有通过改变催化剂形貌或掺杂K⁺、NH₄⁺、Al、Fe、Ni、V、W等物种来增加O空位，以及改变载体或改变孔道结构来提高降解效率。现有合成LiCl-CN纳米管的文献中：Synergetic effect of Li doping and Ag deposition for enhanced visible lightphotocatalytic performance of g-C₃N₄和Facile enhancement of photocatalyticefficiency of g-C₃N₄ by Li-intercalation以溶剂热法+光沉积法制备了掺杂锂的石墨氮化碳光催化剂，主要以三聚氰胺、三聚氰氯、乙酸锂或正丁基锂等为原料，NH₂NH₂、Et₃N、正己烷等为溶剂在一定温度下结晶合成。不足之处在于需要两步法，使用挥发性有机溶剂对环境造成危害，需要使用惰性气体保护，造成能耗。

发明内容

基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种具有可见光催化活性的LiCl-CN纳米管的制备方法。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种具有可见光催化活性的LiCl-CN纳米管的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氯化物、锂盐、三聚氰胺混合均匀，置于坩埚中，盖上盖子；其中，氯化物、锂盐、三聚氰胺的重量比为：氯化物：锂盐：三聚氰胺＝(9-11)：(9-11)：(1-2)；

(2)将步骤(1)中包含反应物的坩埚进行加热，以3-8℃/min的速度，将温度升至500-600℃，然后保温3-5h，冷却至20-25℃；