[发明专利]一种原位构建单原子Ti接枝的氮化碳光催化剂并催化还原硝基芳烃的方法

权利要求书

1.一种原位构建的单原子Ti 接枝的氮化碳光催化剂，其特征在于，所述光催化剂由下述步骤制成：

（1）将三聚氰胺在浓盐酸中搅拌处理20～40分钟，离心收集白色沉淀，干燥后在空气气氛下300～500℃保持2～4小时，得到氮化碳；

（2）将氮化碳与氯化钾、氯化锂研磨混合均匀，在空气气氛下450～550℃保持3～4小时，热水多次冲洗离心后得到富含-OH的氮化碳；

（3）向光反应管中加入去离子水和异丙醇体积比为1:1～1:9的混合溶液，并加入富含-OH的氮化碳和二氯二茂钛，加入硝基芳烃后持续搅拌，在惰性气体保护下光照反应2～5小时，离心后液体分离纯化得到芳香胺，固体经异丙醇超声洗涤、离心、干燥得到单原子Ti 接枝的氮化碳光催化剂。

2.根据权利要求1所述的原位构建的单原子Ti 接枝的氮化碳光催化剂，其特征在于，步骤（1）中，将三聚氰胺在浓盐酸中搅拌处理20～40分钟，离心收集白色沉淀，通风放置5～6小时后50～80℃干燥，在空气气氛下以8～12℃/分钟的升温速度加热至500℃，恒温保持4小时，得到氮化碳。

3.根据权利要求1或2所述的原位构建的单原子Ti 接枝的氮化碳光催化剂，其特征在于，步骤（1）中，所述浓盐酸中HCl的质量浓度为36%～38%。

4.根据权利要求1所述的原位构建的单原子Ti 接枝的氮化碳光催化剂，其特征在于，步骤（2）中，所述氮化碳与氯化钾、氯化锂的质量比为1：5～6：4～5。

5.根据权利要求1或4所述的原位构建的单原子Ti 接枝的氮化碳光催化剂，其特征在于，步骤（2）中，在空气气氛下以4～6℃/分钟的升温速度加热至550℃，保持4小时。

6.根据权利要求1所述的原位构建的单原子Ti 接枝的氮化碳光催化剂，其特征在于，步骤（3）中，所述二氯二茂钛与富含-OH的氮化碳的质量比为1：2～8。

7.根据权利要求1所述的原位构建的单原子Ti 接枝的氮化碳光催化剂，其特征在于，步骤（3）中，所述硝基芳烃和二氯二茂钛的配比为1 mmol：20～100 mg。

8.根据权利要求1所述的原位构建的单原子Ti 接枝的氮化碳光催化剂，其特征在于，步骤（3）中，所述硝基芳烃的结构式为R-C₆H₄-NO₂，式中R为包含C=C、C≡C、C=O、C=N、C≡N、-OH、-SMe、-CF₃中任意一种官能团的取代基或卤素。

9.一种催化还原硝基芳烃的方法，其特征在于，该方法由下述步骤组成：

（1）将三聚氰胺在浓盐酸中搅拌处理20～40分钟，离心收集白色沉淀，干燥后在空气气氛下300～500℃保持2～4小时，得到氮化碳；

（2）将氮化碳与氯化钾、氯化锂研磨混合均匀，在空气气氛下450～550℃保持3～4小时，热水多次冲洗离心后得到富含-OH的氮化碳；所述氮化碳与氯化钾、氯化锂的质量比为1：5～6：4～5；

（3）向光反应管中加入去离子水和异丙醇体积比为1:1～1:9的混合溶液，并加入富含-OH的氮化碳和二氯二茂钛，加入硝基芳烃后持续搅拌，在惰性气体保护下光照反应2～5小时，离心后液体分离纯化得到芳香胺，固体经异丙醇超声洗涤、离心、干燥得到单原子Ti 接枝的氮化碳光催化剂；所述二氯二茂钛与富含-OH的氮化碳的质量比为1：2～8；所述硝基芳烃和二氯二茂钛的配比为1 mmol：20～100 mg；所述硝基芳烃的结构式为R-C₆H₄-NO₂，式中R为包含C=C、C≡C、C=O、C=N、C≡N、-OH、-SMe、-CF₃中任意一种官能团的取代基或卤素。

10.根据权利要求9所述的催化还原硝基芳烃的方法，其特征在于，步骤（3）中，所得单原子Ti 接枝的氮化碳光催化剂重复用于催化还原硝基芳烃。