[发明专利]过硫酸铵诱导多孔氮化碳纳米片及制备方法和应用

说明书

本发明涉及光催化技术领域，具体涉及过硫酸铵诱导多孔氮化碳纳米片及制备方法和应用。本发明首先通过水热法得到改性中间体，再通过马弗炉高温煅烧得到具有孔状的氮化碳纳米片。利用二维材料具有较大的比表面积，以及孔的限域效应，提高了光生电子的传输效率，解决现有催化剂对污染物降解效率低、以及应用领域较为单一等问题。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，具体涉及过硫酸铵诱导多孔氮化碳纳米片及制备方法和应用。

背景技术

光催化技术作为一种高级氧化技术，以太阳光为媒介，在能源和资源严重短缺的现代社会具有重要的战略地位。石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作为一种非金属半导体催化剂，具有催化效率高、对环境无毒无害、可循环利用的特点，受到国内外学者的普遍关注。然而，仍有一些问题限制了其进一步的开发利用，例如反应过程中电子和空穴容易发生复合、电子传输过程受阻等，使得其光催化活性无法进一步提高。

半导体材料的形貌一直是影响光催化性能的重要因素，而孔状结构可以提供催化活性位，增加电子抽取能力，从而促进电子的快速迁移。在众多调控手段中，改变半导体的能带结构被认为最总之有效的策略之一。通过原位自组装的方法，在氢键和非共价键的作用下，改变催化剂的表面官能团，从而提高催化剂的效率。而通过减少可见光的吸收来增加半导体的带隙的方法，通常经过形貌调控、与其他半导体形成异质结或者自模板法，可以实现污染物降解、光催化分解水等多方面的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种过硫酸铵诱导的多孔氮化碳纳米片制备方法，该方法首先通过水热法得到改性中间体，再通过马弗炉高温煅烧得到具有孔状的氮化碳纳米片。利用二维材料具有较大的比表面积，以及孔的限域效应，提高了光生电子的传输效率，解决现有催化剂对污染物降解效率低、以及应用领域较为单一等问题。

实现本发明的技术方案具体为：

1.一种过硫酸铵诱导的多孔氮化碳纳米片光催化剂的制备方法，其步骤如下：

(1)首先将三聚氰胺、过硫酸铵分散在一定量的去离子水中，常温磁力搅拌一段时间，得到混合分散液；

(2)将所得到的混合分散液快速转移至反应釜中，放至烘箱进行水热反应，反应结束后离心、洗涤、干燥，即得到中间体；

(3)将研磨后的中间体置于马弗炉中，以一定的升温速率升至一定温度，并保持一定时间，即可得到过硫酸铵诱导的多孔氮化碳纳米片。

上述的制备方法，所述步骤(1)中，三聚氰胺、过硫酸铵的质量比为1：1，混合分散液中，所得三聚氰胺和过硫酸铵的浓度为0.057g/mL，所述的搅拌时间为4h。

上述的制备方法中，所述步骤(2)中，反应温度为120℃，所述的反应时间为12h，依次用无水乙醇和去离子水洗涤，所述的干燥温度为60℃。

上述的制备方法中，所述的步骤(3)中，煅烧温度为520℃，所述的升温速度为2℃/min，所述的煅烧温度保持时间为4小时。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

1、过硫酸铵优化了三聚氰胺的自组装过程，经调节后原有的纳米片出现孔隙，有效提升光激发电子对的迁移速率，在降解污染物时表现出优异的性能。

2、该发明方法的制备方法无毒无害，绿色环保，而且可重复性高，为未来的工业化提供了可能性。

附图说明

图1为本发明制备的过硫酸铵诱导的多孔氮化碳纳米片的TEM图；

图2为本发明制备的过硫酸铵诱导的多孔氮化碳纳米片的XRD图；

图3为本发明制备的过硫酸铵诱导的多孔氮化碳纳米片的FT-IR图；