[发明专利]一种快速制备石墨相氮化碳氧化锌复合光催化剂的方法

说明书

本发明涉及光催化剂的制备技术领域，尤其涉及一种快速制备石墨相氮化碳氧化锌复合光催化剂的方法，解决了现有技术中制备周期长、制备工艺复杂、生产成本较高等问题，不易实现复合光催化剂的规模化生产及应用的问题。一种快速制备石墨相氮化碳氧化锌复合光催化剂的方法，包括如下步骤：称量三聚氰胺、锌盐以及去离子水，混合均匀后加热搅拌，待溶液蒸干后得到前驱体；然后将前驱体和微波吸收剂混合均匀后放入带盖石英坩埚中，将坩埚放置于高能微波炉谐振腔的中心位置，抽真空后用高能微波进行辐照加热，得到石墨相氮化碳/氧化锌复合光催化剂。本发明原料简单、成本低廉，且对环境无污染，制备过程简单、易操作，制备工艺快速、高效，产物产率高。

技术领域

本发明涉及光催化剂的制备技术领域，尤其涉及一种快速制备石墨相氮化碳氧化锌复合光催化剂的方法。

背景技术

工业高速发展的同时也带来一系列的负面影响，如何解决工业化引起的能源危机和环境污染问题已经成为一个全球性的关注热点。通过光催化剂能直接利用清洁的太阳能，实现光解水制氢以及光降解有机污染物等，对于解决能源危机和环境污染问题有着重要的价值和意义。石墨相氮化碳具有不含金属、物理化学稳定性好、电子能带结构可调、生物相容性好等特点，近年来被广泛研究并应用于光催化领域。石墨相氮化碳能够通过热缩聚富氮有机物简单获取，然而热缩聚得到的一般为体相石墨相氮化碳，具有比表面积小、光生电子-空穴复合率高、对可见光吸收利用率低等缺点，严重影响了它在光催化领域中的实际应用。

通过构建石墨相氮化碳与其它半导体材料的异质结，能够有效抑制光生电子和空穴复合，提高对可见光的利用效率。氧化锌(ZNO)作为一种成本低廉、无毒、对环境友好且禁带宽度合适的半导体材料，能够与石墨相氮化碳耦合形成稳定异质结结构。相比于纯氮化碳，这种复合光催化剂具有更加优异的光催化性能。目前，制备石墨相氮化碳/氧化锌复合光催化剂的方法有很多，包括热聚合法、溶剂热法等。但是普遍存在制备周期长、制备工艺复杂、生产成本较高等问题，不易实现复合光催化剂的规模化生产及应用。因此急需开发一种可以快速、高效、低成本制备石墨相氮化碳/氧化锌复合光催化剂的新技术新方法，以便满足实际生产及应用中的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速制备石墨相氮化碳氧化锌复合光催化剂的方法，解决了现有技术中制备周期长、制备工艺复杂、生产成本较高等问题，不易实现复合光催化剂的规模化生产及应用的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种快速制备石墨相氮化碳氧化锌复合光催化剂的方法，包括如下步骤：称量三聚氰胺、锌盐以及去离子水，混合均匀后加热搅拌，待溶液蒸干后得到前驱体；然后将前驱体和微波吸收剂混合均匀后放入带盖石英坩埚中，将坩埚放置于高能微波炉谐振腔的中心位置，抽真空后用高能微波进行辐照加热，得到石墨相氮化碳/氧化锌复合光催化剂。

优选的，锌盐为醋酸锌、硝酸锌、硫酸锌中的一种或几种。

优选的，三聚氰胺与锌盐的质量比为(2～25)∶1，三聚氰胺与去离子水的质量比为1∶(5～10)。

优选的，加热搅拌及蒸干过程为将搅拌均匀的溶液在80～95℃温度下边加热边搅拌4～8h，溶液蒸干后得到前驱体。

优选的，微波吸收剂为碳纤维、柔性石墨和碳化硅颗粒中的一种或几种。

优选的，前驱体与微波吸收剂质量比为(30～80)∶1。

优选的，微波炉谐振腔的真空度为5～20kPa，高能微波加热功率为3～6kW，加热温度为500～650℃，加热时间为5～25min。

本发明至少具备以下有益效果：

1、制备过程简单、易操作，制备工艺快速、高效，产物产率高。

2、原料简单、成本低廉，且对环境无污染，不需要使用催化剂、有机溶剂、保护气体等各种昂贵或对环境有害的试剂。