[发明专利]填充型富介孔管状氮化碳光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种填充型富介孔管状氮化碳光催化剂及其制备方法和应用，该催化剂是以氮化碳前驱体为原料，以过氧化氢溶液为气体分子源，经煅烧后制备得到，其中氮化碳前驱体是由含氮有机物经水热处理后制备得到。本发明制备方法制备的填充型富介孔管状氮化碳光催化剂具有介孔结构丰富、比表面积大、可见光吸收能力强、光生电荷复合效率低、光生电子传输快、光催化性能高等优点，是一种性能优异的新型氮化碳光催化剂，可广泛用于降解有机污染物，使用价值高，应用前景好；同时，本发明制备方法还具有反应体系单一、制备工艺简单、原料安全、成本低、可批量生产等特点，可实现工业化大规模生产，便于工业化利用。

技术领域

本发明可见光催化领域，涉及一种填充型富介孔管状氮化碳光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

光催化技术作为一类环境友好、可持续的环境修复技术，已被广泛研究。由于氮化碳带隙宽度约为2.6eV～2.7eV，使其具有良好的可见光响应能力。此外，氮化碳物理化学性质稳定、造价低、制备工艺简单，使其成为一种理想的光催化剂。氮化碳光催化剂的形貌特征对其光电性能存在影响，目前氮化碳光催化剂的形貌有块状、球状、片状、管状等，其中，由于管状结构的氮化碳光催化剂具有不易团聚、比表面积大等优点，使其成为一类重要的光催化剂。然而，目前多数研究主要集中于合成中空管状氮化碳，中空部分孔径为大孔结构，这使得其难以发挥催化位点的作用，从而导致管状氮化碳不能被充分利用。因此，如何将中空管状氮化碳的中空大孔结构转变为含有多活性位点的介孔结构，以实现管状氮化碳的充分利用是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种填充型富介孔管状氮化碳光催化剂及其制备方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。

一种填充型富介孔管状氮化碳光催化剂的制备方法，以氮化碳前驱体为原料，以过氧化氢溶液为气体分子源，经煅烧后制备得到填充型富介孔管状氮化碳光催化剂；所述氮化碳前驱体是由含氮有机物经水热处理后制备得到。

上述的制备方法，进一步改进的，包括以下步骤：

(1)将含氮有机物制成混合溶液；

(2)将步骤(1)中得到的混合溶液进行水热处理，得到氮化碳前驱体；

(3)将步骤(2)中得到的氮化碳前驱体浸渍到过氧化氢溶液中；

(4)将步骤(3)中浸渍后的氮化碳前驱进行煅烧，得到填充型富介孔管状氮化碳光催化剂。

上述的制备方法，进一步改进的，步骤(3)中，所述过氧化氢溶液的质量浓度为1％～10％。

上述的制备方法，进一步改进的，步骤(1)中，所述混合溶液的制备方法包括以下步骤：将含氮有机物与溶剂混合，在搅拌条件下进行加热，使含氮有机物完全溶解，得到混合溶液；所述含氮有机物为三聚氰胺、三聚氰酸、尿素、二氰二氨中的至少一种；所述溶剂为水；所述搅拌的速度为200rpm～500rpm；所述加热过程中采用的水浴温度为70℃～90℃；所述加热时间为0.3h～1h。

上述的制备方法，进一步改进的，步骤(2)中，所述水热处理在温度为150℃～200℃下进行；所述水热处理的温度为10h～12h；所述水热处理完成后还包括对产物进行烘干，所述烘干的温度为50℃～80℃；所述烘干的时间为10h～20h。

上述的制备方法，进一步改进的，步骤(3)中，所述煅烧在氮气气氛下进行；所述煅烧的温度为450℃～650℃，所述煅烧的时间为2h～4h。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种填充型富介孔管状氮化碳光催化剂，由上述的制备方法制得；所述填充型富介孔管状氮化碳光催化剂呈管状结构，所述管状结构内部填充有介孔结构氮化碳。