[发明专利]一种多孔氮化碳超薄膜材料、其制备及应用

说明书

本发明涉及一种多孔氮化碳超薄膜材料、其制备及应用，属于氮化碳材料技术领域。所述膜材料是利用含有氮化碳和己二酰氯的CCl₄溶液与含有己二胺的NaOH水溶液在网格状支撑基底上成膜形成的，既可以在网格状支撑基底的单面成膜，也可以在网格状支撑基底的双面成膜，而且在网格状支撑基底表面可以形成单层或多层。本发明所述膜材料具有多孔褶皱结构，稳定性好，在经过催化反应后可以快速回收，方便再次利用；而且制备方法简单，易于操作，通过调控工艺参数可以调控膜材料的光催化性能，在光催化产氢方面具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种多孔氮化碳超薄膜材料、其制备及应用，属于氮化碳材料技术领域。

背景技术

随着人类社会科学技术的发展，能源问题越来越受到人们的关注。传统的化石能源是目前人们主要开发利用的能源，但这些能源的储量有限，开发利用后难以再生；同时，这些能源的使用还伴随着产生对环境有影响的废弃物，导致环境污染和温室效应等问题。氢能源作为一种环保，可循环利用的绿色能源，已经有很多研究对其进行利用。但传统的电解方法能耗大，产生氢气的价值无法抵消能耗，因此并不是一种经济实用的方法。因此，使用“取之不尽”的太阳光来分解水产生氢气，是一种行之有效且绿色环保的途径。

氮化碳材料作为一种不含金属组分的二维材料，具有低廉的成本、优异的化学稳定性、适宜的氧化还原能带位置、电子结构的良好可调性，被广泛应用于光催化水分解制氢、太阳能转化、污染物降解等领域。然而，目前大部分研究光催化分解水产氢都是基于氮化碳粉体材料进行的，这种体系存在实验规模小，反应后难以回收利用等问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种多孔氮化碳超薄膜材料、其制备及应用，该膜材料具有多孔褶皱结构，稳定性好，而且制备简单且尺寸容易调控，在光催化产氢方面具有很好的应用前景。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种多孔氮化碳超薄膜材料，所述膜材料是利用含有氮化碳和己二酰氯的CCl₄溶液与含有己二胺的NaOH水溶液在网格状支撑基底上成膜形成的。

优选地，含有氮化碳和己二酰氯的CCl₄溶液中己二酰氯与含有己二胺的NaOH水溶液中己二胺的摩尔比为(0.5～6):1，更优选(0.8～1.5)：1。

优选地，含有氮化碳和己二酰氯的CCl₄溶液中，氮化碳的浓度为2mg/mL～13mg/mL，更优选5mg/mL～10mg/mL。

优选地，含有氮化碳和己二酰氯的CCl₄溶液中，己二酰氯与CCl₄的体积比为(0.2～3):1；含有己二胺的NaOH水溶液中，己二胺的浓度为0.02～0.63mg/mL，NaOH的浓度为3mg/mL～20mg/mL。

优选地，网格状支撑基底的网格目数为10～40目。

所述膜材料可以在网格状支撑基底的单面成膜，也可以在网格状支撑基底的双面成膜，而且在网格状支撑基底表面可以形成单层或多层(包含两层及以上，下同)膜，优选在网格状支撑基底的双面成膜且每个表面形成单层膜。

本发明所述多孔氮化碳超薄膜材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

将氮化碳粉体和己二酰氯液体加入到CCl₄液体中，混合均匀，得到溶液A；

将己二胺固体溶解于NaOH水溶液中，混合均匀，得到溶液B；

先使网格状支撑基底的一个表面蘸取溶液B，然后使该表面蘸取溶液A，则在该表面形成一层膜状产物，再在不高于80℃下烘干，即在网格状支撑基底的一个表面形成单层多孔氮化碳超薄膜材料；