[发明专利]一种g-C3N4表面光电压信号增强的制备方法

说明书

本发明涉及化学材料制备领域，尤其是光催化材料领域，具体为一种类石墨相氮化碳(g‑C₃N₄)表面光电压信号增强的制备方法。该方法以尿素为原料，采用通行的半封闭法在550℃焙烧3小时得到g‑C₃N₄；以制备出来的g‑C₃N₄在离子液体或者表面活性剂辅助下对g‑C₃N₄进行水热处理，自然冷却至室温；将粉末用去离子水洗涤后再用酒精洗涤1‑2次，将粉末取出分散在酒精中，60‑80℃干燥得到g‑C₃N₄。经表面活性剂或者离子液体辅助水热处理的类石墨相氮化碳(g‑C₃N₄)材料具有增强的表面光电压信号，且具有制备方法简便、原料易得、成本低廉的优点。

技术领域

本发明涉及化学材料制备领域，尤其是光催化材料领域，具体为一种g-C₃N₄表面光电压信号增强的制备方法。

背景技术

随着社会经济的发展，日益严重的环境污染问题已经威胁到人类的生存。同时，近年来煤炭、石油等资源的消耗也给人类带来了不可估量的损失，这亟需要一种可持续发展的新技术。

人们发现，半导体光催化技术在保护环境和太阳能转化方面具有良好的潜在应用价值，因其反应条件温和、能耗低、二次污染少且应用范围广泛而得到了广泛研究。光催化剂(photocatalyst)由于自身无毒无污染，可以直接利用太阳光作为光源，制备工艺也比较简单，在治理环境污染的同时又具有用于生产清洁能源等优点，对于解决环境污染这一世界性的难题有重大意义，所以可见光光催化技术备受关注。高效的可见光光催化材料应该具有低能带、高量子效率、高稳定性、易重复利用、比表面积大、易重复利用等特点。

氮化碳是一种非常有前途的共价化合物，其中类石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是室温下最稳定的相，具有无毒和可见光响应(半导体带隙 2.7 eV)等性质，使其在催化领域具有很有广阔的应用前景。g-C₃N₄以其光催化活性高、稳定性好、原料价格便宜、尤其是不含金属这一突出优点，使它成为一种新型的光催化剂。

但值得注意的是，g-C₃N₄光催化活性受到其高的电子-空穴复合的影响，为提高g-C₃N₄光催化性能，人们对其进行了改性研究以提高电子-空穴的分离效应。大多数的无机化合物和无机金属离子能够结合或者插入到 g-C₃N₄基质中，能够有效地微调g-C₃N₄的结构和提高反应活性。研究发现，通过对g-C₃N₄的改性，可拓展其可见光的响应范围，抑制g-C₃N₄的光生电子和空穴的复合，提高g-C₃N₄的光催化活性及选择性，改善表面性能，这对g-C₃N₄的工业化应用有重要意义。在改性研究方面，采用了各种方法，包括g-C₃N₄的形貌、非金属掺杂、金属掺杂、半导体复合、贵金属沉积、染料敏化以及表面修饰等。钟俊波等采用浸渍法和光还原法制备了SO₄^2-、PO₄^2-和Ag修饰的g-C₃N₄，结果表明表面光电压显著增强，光催化活性提高。但以上方法均存在操作繁琐、可控性差的缺点，急需采用简便的手段提高g-C₃N₄光生电荷分离效应，以进一步提高光催化性能。