[发明专利]具有三维有序大孔结构的氮化碳光催化剂及其制备方法

摘要

本发明公开了具有三维有序大孔结构的氮化碳光催化剂及其制备方法，氮化碳光催化剂具有排列规整的三维有序多孔形貌，大孔空腔为球形，直径为100nm～300nm；相邻的两个大孔球心的距离为110nm～350nm。本发明的氮化碳光催化剂的扫描电子显微镜图片显示其具有三维有序的大孔结构，大孔空腔为球形，直径为100nm～300nm；大孔结构具有较高的比表面积，有序的大孔的空腔内一方面可以负载其他材料，另一方面易于传质，反应中可以快速分离光生载流子。本发明的氮化碳光催化剂的结构显著提升了催化剂的光催化性能，在可见光下具有较高的光解水产氢性能，实现高效的太阳能光解水制氢气。

主权项

一种具有三维有序大孔结构的氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于制备方法包括以下步骤：①制备三维有序的二氧化硅球阵列模板；将乙醇、水、氨水混合搅拌均匀得到混合溶液；向混合溶液中加入正硅酸四乙酯，搅拌3～4小时后，将反应后得到的物料离心，去除离心母液，离心得到的沉淀用乙醇洗涤，烘干得到二氧化硅球；乙醇、水、氨水、正硅酸四乙酯的质量之比为50∶（5～18）∶（2～6）∶（3～8）；将上述得到的二氧化硅球超声分散在乙醇中，在超声分散后得到的悬浊液表面覆盖薄膜，静置，待悬浊液缓慢挥发至干，得到的白色固体为三维有序排列的二氧化硅球阵列模板；②具有三维有序大孔结构的氮化碳光催化剂的制备；向步骤①获得的白色固体中加入氰胺得到固液混合物，然后将固液混合物送入真空干燥箱中，将真空干燥箱中抽真空，将箱内温度升温至55℃～70℃，静置2～4小时后取出，冷却后得到白色固体，为中间体A；其中步骤①获得的白色固体与氰胺的质量之比为1∶1～3；将得到的中间体A放入管式炉中，在氮气保护下，在520℃～550℃下保持2～4小时，冷却后得到黄色粉末，为中间体B；将中间体B转移入HF溶液中，搅拌4～8小时后离心，离心分离得到的沉淀用水洗涤，烘干后即得具有三维有序大孔结构的氮化碳光催化剂。