[发明专利]一种分子改性氮化碳光催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明属于光催化剂材料技术领域，公开了一种分子改性氮化碳光催化剂及其制备方法与应用。本发明制备方法包括以下步骤：S1.将二氰二胺、2，6‑二氨基吡啶混合溶于水中，加热搅拌溶解，干燥，得到前驱体；S2.将S1得到的前驱体煅烧，得到改性石墨相氮化碳；S3.将S2得到的石墨相氮化碳研磨成粉，再次煅烧，得到高比表面积改性氮化碳。本发明先高温煅烧得到氮化碳，再次煅烧利用空气中的氧气使其剥离氧化而制备得到高比表面积、高催化活性的分子掺杂氮化碳，其比表面积大(259.7m²/g)，反应位点多，对太阳光具有更强的光吸收，对有机污染物具有较强的光催化降解能力，将其用于光催化降解含苯胺溶液，1小时内可降解完全。

技术领域

本发明属于光催化剂材料技术领域，特别涉及一种分子改性氮化碳光催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

现代工业的飞速发展，引起了环境污染问题的日益严重。因此，控制治理环境污染对发展国民经济、实现可持续发展战略具有重大的意义。半导体光催化这一新领域为人类开发利用太阳能开辟了崭新的途径。然而，传统TiO₂基无机半导体光催化剂存在太阳能利用率低、光量子效率低和易失活的弊端，严重地制约了光催化技术的实际推广应用。而石墨相氮化碳(g-C₃N₄)具有良好的化学惰性、热稳定性以及生物兼容性等，有可能在各种材料科学应用中替代石墨碳材料。g-C₃N₄是一种有机半导体材料，禁带宽度约2.7eV，具有合适的导带价带位置，在光催化领域有着诱人的应用前景。目前制备g-C₃N₄光催化剂的方法主要采用的是高温煅烧热缩聚法，但此方法得到的g-C₃N₄比表面积小，因此光催化性能往往不理想。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种分子改性氮化碳光催化剂的制备方法。

本发明另一目的在于提供上述方法制备得到的分子改性氮化碳光催化剂。本发明的光催化剂具有更高的活性、更强的可见光吸收能力及对苯胺污水优异的光催化活性。

本发明再一目的在于提供上述分子改性氮化碳光催化剂在光催化降解含苯胺污水中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种分子改性氮化碳光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1.将二氰二胺(DCDA)、2，6-二氨基吡啶(DPY)混合溶于水中，加热搅拌溶解，干燥，得到前驱体；

S2.将S1得到的前驱体煅烧，得到改性石墨相氮化碳(DCN-1)；

S3.将S2得到的石墨相氮化碳研磨成粉，再次煅烧，得到高比表面积改性氮化碳(DCN-2)。

在其中一个实施例中，步骤S1中所用DCDA和DPY的质量比为3:0.01～3:0.10。

在其中一个实施例中，步骤S1中所述将DCDA、DPY混合溶于水中的固液质量比为1:3～1:10。

在其中一个实施例中，步骤S1中所述加热的温度为80～100℃。

在其中一个实施例中，步骤S1中所述搅拌溶解的时间优选为搅拌0.5～2小时。

在其中一个实施例中，步骤S1中所述搅拌溶解优选搅拌至形成澄清溶液。

在其中一个实施例中，步骤S1中优选先将DCDA溶于水中再加入DPY。

在其中一个实施例中，步骤S1中所述干燥优选为采用电热板或恒温箱烘干。

在其中一个实施例中，步骤S2中所述的煅烧的温度为400～650℃，保温时间为2～6小时。