[发明专利]一种硫化铟/氮化碳复合纳米材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化材料，特指一种硫化铟/氮化碳复合材料的制备方法，制备工艺简单，成本低廉，产品具有良好光催化活性。

技术背景

发展新的环境污染处理方法是当今环境科学研究的一个热点，近年来，半导体光催化技术在环境、材料和能源等领域得到了广泛的研究；在众多半导体催化剂中，类石墨型氮化碳（g-C₃N₄）是氮化碳中最稳定的同素异形体，具有层状结构，无毒，原材料廉价等特点，在生物、催化和能源储备方面都有很好的应用前景；近年来，利用g-C₃N₄材料光催化分解以消除环境中各种有机污染物的研究报道日益增多，但是，g-C₃N₄光催化剂也面临着一些问题，如光生电子空穴易复合，量子效率很低；其本身只能吸收少部分的可见光；比表面积小，因此许多修饰g-C₃N₄半导体催化剂的方法相继产生，如：掺杂、敏化、共聚等；在这些方法中，将其它材料（例如：金属（Au、Ag、Pt）、半导体（TiO₂，ZnO，Ag₂O，WO₃，Fe₃O₄，CdS，GdVO₄，Bi₂WO₆，ZnFe₂O₄，BiOX（Br，I），AgX（Br，I），N-DopedNb₂O₅，TaON，SrTiO₃，ZnWO₄，ZnWO₆）、红磷、氧化石墨烯等）对g-C₃N₄进行修饰，均能有效提高其光催化效率；特别是将其它半导体与g-C₃N₄半导体构建异质结材料，不仅能有效的降低光生电子和空穴的复合，而且不同性质的半导体之间还能产生协同效应和颉颃效应，使得复合物形成新的特性或使其特性得到增强，从而提高复合物的光催化性能。

硫化铟（In₂S₃）作为一种禁带宽度在1.9-2.3eV之间的半导体材料，其在光催化领域也有广泛的应用前景；最近，Sunita等人（J.Phys.Chem.C,2013,117(11):5558-5567.）通过柠檬酸辅助的表面功能化方法制备出ZnO/In₂S₃的复合材料，由于二者能带间隙的差别有效使光生电子和空穴产生分离，提高了光催化降解RhB的效率；Yang等人（Langmuir,2013,29(33):10549-10558.）通过三乙氧基硅烷功能化In₂S₃纳米粒子，水热法制备了In₂S₃/石墨烯复合材料，用于还原硝基芳烃，然而该课题组所用的石墨烯具有制备工艺复杂且十分昂贵不适用于大规模生产等缺点。

迄今为止，尚未发现有人采用水热法制备In₂S₃/g-C₃N₄复合材料，所用的g-C₃N₄化学和物理性质稳定，原材料廉价易得，无毒，且以其为载体制备In₂S₃/g-C₃N₄复合材料的反应工艺简单，所得产品光催化活性好，有望大规模工业化生产。

发明内容

本发明目的是提供一种新的在低温条件下，以简单易行的水热法原位合成In₂S₃/g-C₃N₄复合材料的方法。

本发明通过以下步骤实现：

（1）制备类石墨碳化氮（g-C₃N₄）：称取尿素于半封闭的坩埚中，先烘干，然后转移至程序升温管式炉中煅烧；待自然冷却至室温后，取出，用研钵研磨至粉末状后，用稀HNO₃清洗数次，去除残留碱性物种，再用去离子水和无水乙醇洗净产物，离心，烘干。