[发明专利]一种2-氨基对苯二甲酸和胺化合物共聚合制备石墨相氮化碳可见光催化剂的方法

说明书

一种2‑氨基对苯二甲酸和胺化合物共聚合制备石墨相氮化碳可见光催化剂的方法，将胺化合物和2‑氨基对苯二甲酸混合均匀后，得到混合粉末，然后将混合粉末在520‑600℃下煅烧，得到石墨相氮化碳可见光催化剂。本发明所涉制备方法简单，所得新型石墨相氮化碳具有较原始氮化碳更好的可见光催化产氢性能。

技术领域

本发明涉及一种2-氨基对苯二甲酸和胺化合物共聚合制备石墨相氮化碳可见光催化剂的方法，属于能源材料制备及光催化领域。

背景技术

当今人类社会面临能源和环境两大问题能源的短缺和环境的污染严重制约着人类社会的发展。一方面，社会的高速发展使得人类对于能源的需求越来越大，而我们目前所用的能源还是以传统的化石燃料为主，但是因为化石燃料的不可再生性，使得其必有枯竭的一天。另一方面，化石燃料的燃烧，引起严重的环境污染和对环境的危害，如温室效应、酸雨、光化学烟雾等等，对人类的生存产生了严重的威胁。因此，寻找一种清洁可持续的替代能源变得更加迫切。而我国幅员辽阔，拥有极为丰富的太阳能资源，开发潜力巨大，从长远发展来看完全可以满足国家可持续发展的需求。但太阳能能量密度低、分散性强、不稳定、不连续的缺点使得我们至今仍缺乏对其高效低成本大规模利用的有效手段。早在1972年，日本学者Fujishima和Honda对光照TiO₂电极导致水分解产生氢气的发现，使得太阳能转化为氢能成为了现实，也为利用太阳能过程中各种困难的解决提供了一个理想的途径。而利用太阳能光催化分解水制氢被视为是一种极具潜力的太阳能利用方式，制取的氢气又是是一种无色无臭无味无毒的清洁燃料，具有储能密度高、无污染、易于与电能相互转换等优点，被视为一种最为理想的替代能源。

理想的石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一种n型有机聚合物半导体，具有三嗪环结构，C原子和N原子有序交错排布。由于该材料制备方法便捷、成本低廉、化学稳定性良好，并且具有合适的禁带宽度(2.7eV)和带边位置，满足可见光催化分解水反应的需要，因此近些年越来越受到学界的青睐。2008年，Wang等首次报导了g-C₃N₄的可见光催化产氢能力，研究结果表明，g-C₃N₄可以在400℃与600℃之间采用高温缩聚的方法实现人工合成，并且通过能带结构计算和分析证明了g-C₃N₄的可见光催化能力，这为其吸收可见光并还原H+以产生H₂提供了保障，成为产氢光催化剂的研究热点。但g-C₃N₄内部层片并不是严格按照理想的石墨相进行排列，而是发生层片堆叠，因此实际比表面积往往较低，并且光激发所产生的电子空穴对复合过快，不能有效还原氢离子。以上原因导致g-C₃N₄的光催化活性较低，迫切需要找到行之有效的改性方法来进一步提高光催化产氢能力。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种2-氨基对苯二甲酸和胺化合物共聚合制备石墨相氮化碳可见光催化剂的方法，该方法制备的共聚合石墨相氮化碳的可见光催化性能明显提高，是原始石墨相氮化碳的约3.2倍，并且制备方法简单。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种2-氨基对苯二甲酸和胺化合物共聚合制备石墨相氮化碳可见光催化剂的方法，将胺化合物和2-氨基对苯二甲酸混合均匀后，得到混合粉末，然后将混合粉末在520-600℃下煅烧，得到石墨相氮化碳可见光催化剂。

本发明进一步的改进在于，胺化合物为尿素、三聚氰胺、双氰胺中的至少一种。

本发明进一步的改进在于，2-氨基对苯二甲酸与胺化合物的质量比为(0.1-1):1000。

本发明进一步的改进在于，2-氨基对苯二甲酸与胺化合物的质量比为(0.1-0.5):1000。

本发明进一步的改进在于，2-氨基对苯二甲酸与胺化合物的质量比为0.3:1000。