[发明专利]一种氮化碳空心球光催化剂及其制备方法及应用

权利要求书

1.一种氮化碳空心球光催化剂，其特征在于：所述氮化碳空心球光催化剂为具有空心结构的球状微观形貌，球壁为石墨相层状结构堆积，粒子大小为400nm～2μm，壁厚为40～200nm，比表面积为8～50m²/g，化学式为C_xN_y，摩尔比x:y为1:(0.5～2)，光吸收带边在450～750nm，可应用于响应可见光的分解水制氢气和还原重金属离子的反应。

2.如权利要求1所述的一种氮化碳空心球光催化剂的制备方法，其特征在于：采用低温次临界溶剂热法，使用三聚氰氯和二聚氰胺为原料，有机溶剂乙腈为反应试剂，将三聚氰氯和二聚氰胺混合分散在乙腈中，采用水热釜进行一定温度和时间条件下的密闭恒温热聚合处理，自然冷却至室温后，对产物进行收集、清洗、干燥，即得氮化碳空心球。

3.如权利要求2所述的一种氮化碳空心球光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)制备氮化碳前驱物混合溶液：将原料三聚氰氯和二聚氰胺先后分散在有机溶剂乙腈中，混合搅拌5～24h，转速为300～800r/min，搅拌后得到白色反应混合物；

2)溶剂热反应：将步骤1)中得到的反应混合物全部转移至聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，密闭后恒温静止热处理；

3)分离、洗涤和干燥后得到氮化碳空心球光催化剂。

4.如权利要求3所述的一种氮化碳空心球光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的原料三聚氰氯和二聚氰胺的质量比为1:(0.085～1.025)；所述的三聚氰氯和乙腈的配比为1g:18～22mL。

5.如权利要求3所述的一种氮化碳空心球光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的乙腈为分析纯溶剂。

6.如权利要求3所述的一种氮化碳空心球光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，搅拌方式为室温密闭搅拌或控温回流搅拌，控温回流的温度为30～90℃。

7.如权利要求3所述的一种氮化碳空心球光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述的反应混合物体积与水热釜溶剂比为0.6:1；所述的热处理温度为150℃～200℃；所述的热处理时间为24～100小时。

8.如权利要求3所述的一种氮化碳空心球光催化剂的制备方法，其特征在于，所述分离、洗涤和干燥指将步骤2中恒温静止热处理后所得的固体沉淀物离心收集，用无水乙醇洗涤2次，再使用蒸馏水洗涤，将洗涤后的沉淀物在温度为50℃～90℃温度下干燥6～12h，得到干燥后的沉淀，即为氮化碳空心球光催化剂。