[发明专利]多孔g-C3

说明书

本发明公开了多孔g‑C₃N₄光催化剂及其制备方法和应用。以三聚氰胺和乙醛为原料，利用乙醛对三聚氰胺前驱体改性，通过两次不同环境焙烧制备g‑C₃N₄光催化剂。本发明制备的g‑C₃N₄拥有大的表面积和高孔隙率。多孔结构能够有效提高能量转换的效率，增加半导体比表面积，从而提供更多的表面活性位，提高光催化活性。此外，纳米孔壁结构降低了光生电子空穴的传输距离，提高光生电子和空穴的分离效率，降低复合率，极大地改善了在可见光下的光催化活性。该方法具有成本低和方便操作的优点。利用其在可见光照射下可降解异丙醇等有害物质，在环境净化和清洁能源生产中具有重要的实际应用价值。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及通过改性前驱体制备多孔g-C₃N₄光催化剂的方法及应用。

背景技术

光催化技术可以有效的解决能源和环境问题，受到日益广泛的关注。光催化材料能够利用太阳光水解制氢，还可以分解有害物质，解决人类发展所面临的能量与环境问题。目前，光催化剂受光照射后产生的电子-空穴对复合率大，光子利用效率低，光催化活性不高。因此对半导体光催化剂进行改性研究是有必要的，改性的目的和作用包括提高激发电荷分离，抑制载流子复合以提高量子效率。

一种有机的石墨相氮化碳(g-C₃N₄)，仅由C和N元素组成，展示了非金属光催化剂消除污染物的巨大潜力。g-C₃N₄是一种稳定的尖晶石材料，具有合适的带隙和独特的性能以及稳定的光化学特性，在颜料、防火材料、光化学分解水制氢和锂离子电池的阳极材料等领域都有着广泛的应用，而且还是可见光降解有机污染物的高效光催化剂。纯的g-C₃N₄光催化剂由于表面积较低和快速的光生电子空穴复合，使其光催化效率很低，因而应用上受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备方法简单、操作方便、成本低、条件温和、催化效率高的多孔g-C₃N₄光催化剂的制备方法。

本发明采用的技术方案是：多孔g-C₃N₄光催化剂，制备方法包括以下步骤：

1)将适量三聚氰胺溶于去离子水中，加热溶解，然后逐滴加入适量乙醛溶液，于80℃- 90℃下搅拌2-3h，烘干，得中间产物；

2)将中间产物，研磨，于管式炉中，氮气保护下，焙烧，得带有无定形纳米碳颗粒的g-C₃N₄粉末；

3)将带有无定形纳米碳颗粒的g-C₃N₄粉末，再次研磨后，于马弗炉中，空气环境下，焙烧，得多孔g-C₃N₄光催化剂。

上述的多孔g-C₃N₄光催化剂，步骤1)中，将适量三聚氰胺溶于去离子水中，在80℃-90℃下加热溶解。

上述的多孔g-C₃N₄光催化剂，步骤1)中，按摩尔比，三聚氰胺:乙醛＝1:(0.01-0.03)。

上述的多孔g-C₃N₄光催化剂，步骤2)中，于管式炉中，焙烧温度为500℃-550℃，时间4h。

上述的多孔g-C₃N₄光催化剂，步骤2)中，于马弗炉中，焙烧温度为500℃-550℃，时间2h。

上述的多孔g-C₃N₄光催化剂在可见光下降解异丙醇中的应用。